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재료과학과 센서의 혁신

전문가 제언: ○ 지난 10년 간 멀리 떨어져 있는 장소의 환경 조건을 장기적으로 측정하기 위한 화학 센서 디바이스를 개발하기 위한 노력이 활발하게 진행되어 왔다. 이러한 시도가 가능해진 것은 임의의 사용 장소에서 아무런 구애를 받지 않고 사용할 수 있는 디지털 통신기술과 무선 센서 네트워크의 등장으로 가능하게 되었다.

○ 장기적으로 원격 장소의 환경의 신뢰할 수 있는 측정 결과를 얻기 위해서는 측정 장소에 위치한 센싱 장치와 신호를 받는 통신과 이를 가능하게 하는 동력의 문제 등을 해결해야 하는데 디바이스의 대형화나 무선 네트워크의 문제는 트랜스듀서를 사용함으로써 해결할 수 있다. 그러나 장기간에 걸쳐 계속 신뢰할 만한 자료를 얻을 수 있는가 여부에 관련하여 몇 가지 문제점을 가지고 있었는데 바이오/화학 센서의 경우 센싱 표면이 직접 시료와 접촉해야 하는데 사용 시간이 증가하면 바이오 파울링이 일어나며 이에 의해 센싱부의 감도, 기선, 선택성 등의 응답 특성이 변하고 끝내는 장치 전체가 기능을 잃어버리게 된다.

○ 이러한 문제는 센싱부가 직접 시료와 접촉하지 않고 마이크로 흐름 디바이스를 통하여 공급된 시료를 측정하는 방법을 택하여 해결할 수 있다. 현재의 마이크로 흐름 디바이스는 분석법의 기능을 손상시키지 않으면서 유연하고 치밀한 계획 하에 사용이 편리하며 신뢰성을 가지는 자료를 저렴한 가격으로 획득이 가능하게 되었다.

○ 마이크로 흐름 디바이스를 이용하는 화학 센싱은 마이크로 흐름 디바이스 내의 흐름을 조절하는 펌프와 밸브, 유량의 제어, 분석대상 분자의 흡착과 탈착, 장기적인 효율성, 신뢰성과 내구성을 가지는 자극응답성 재료를 조합하여 완성된다.

○ 본고에서는 장기적으로 안정한 기능을 유지할 수 있는 센서 디바이스의 구축에 관련된 재료 및 장치에 대한 기초적 사항을 소개하고 있어 앞으로 발전이 기대되는 센서분야의 연구자에게 재료 과학적 관점에서 센서 개발에 관련된 기초자료를 제공하고 있다.

저자: Robert Byrne
자료유형: 학술정보