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음파 기반 생체감지 및 마이크로 유체 응용에 대한 ZnO 필름의 최신개발 현황

전문가 제언: ○ ZnO 박막은 광범위하게 응용되는 재료이다. 다양한 포토닉스 관련 기술 뿐 아니라 압전 특성 때문에 MEMS 관련 소자의 센서로서 효과적으로 사용될 수 있다. 또한 바리스터(varistor), 가스센서, SAW 소자, 투명전극, 촉매 등에 응용되는 중요한 다기능 재료이다. 이러한 ZnO 필름은 최근에 음파기반 마이크로 유체소자 및 바이오센서를 위한 응용을 위해 개발되고 있다. 이러한 ZnO 박막은 다양한 증착방법으로 만들 수 있는데 그 중에서 RF 마그네트론 스퍼터링이 가장 많이 사용된다.

○ ZnO 재료의 압전특성을 이용한 음파소자는 바이오센서로서 성공적으로 사용될 수 있는데 이것은 매우 민감한 전단수평 및 러브파(Love-wave) SAW 및 박막 FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)소자를 이용하는 생체분자 인식에 기반한 것이다. 마이크로 유체조작, 마이크로 크기에서 혼합 및 생화학 반응은 마이크로 유체의 낮은 Reynolds 수의 층류(laminar flow) 때문에 매우 어렵다. 그러나 ZnO 음파소자는 이러한 미세유체를 조작하여 믹싱, 펌핑, 이젝션 및 분사 등 마이크로유체소자로서 응용이 가능한 것을 본고에서는 보여주고 있다.

○ 음파소자(acoustic wave device)는 상용으로 오랫동안 사용되고 있는데, 최근에는 자동차(토크 및 타이어압력 센서), 의료(화학 센서) 및 산업체와 상업분야(증기, 습도, 온도 및 질량센서) 등 여러 분야에 음파센서의 수요가 증가하고 있다. 이것은 음파센서가 저렴하고 견고하며 우수한 민감도 및 고 신뢰성 때문이다. 또한 무선 원격감지에도 센서전원 없이 사용가능한 장점이 있다.

○ 음파소자를 이용한 바이오센서 및 마이크로유체 등 바이오산업의 세계시장은 2000~2010년 연 11.1%의 성장률이 전망되고, 국내시장은 2000~2010년까지 연 21.7% 성장률이 전망되는 미래 성장 동력 중의 하나라고 할 수 있다(2000년 1.1조 원, 2013년 15조 억 원 예상). 국내 마이크로 유체소자에 대한 연구가 대학 등에서 활발하지만 아직도 기초단계에 머물고 있는 실정으로 해외기술과는 많은 격차가 있다. 따라서 바이오산업 중의 하나인 바이오감지 및 미세유체소자에 대한 연구 개발에 산학연의 분발이 요구된다.

저자: Y.Q. Fu, et al.
자료유형: 학술정보