기체화학물질 탐지 시스템 개발
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목 적
각종 대상물질(주요 냄새물질 또는 기타 분자, 미생물 등)
을 탐지하여 실생활에 이용하는 시스템을 개발
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필요성
다양한 분야에서 기체화학물질의 현장에서의
검출이 필요하나, 아직 이를 충분히 만족시킬 수 있는 수단이 미비함
가능 적용분야: 거의 모든 분야
(military, industrial, clinical 포함)
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독성화학물질 탐지시스템
군용 및 민간용으로 쓰일 수 있는 독성화학물질 탐지시스템 개발
신경 작용제 등 주요 화학제제 탐지
개인용, 차량탑재용 등 모델 개발
고감도, 소형화
2 - 3년 이내에 제품 완성
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대상 수요자
군: 화생방전 대비 개인휴대용 탐지기
군: 차량 탑재용 이동식 탐지 및 경보시스템
군: 기지 설치용 조기경보시스템
관: 민방위 중앙 및 지방 경보시스템
민: 응급처치단체 및 요원용 탐지시스템
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탐지대상독성물질
CG (Phosgene)
L (Lewisite)
VX (V-agent)
GB (Sarin)
GA (Tabun)
종류
10.03,200
5.01,300
0.00210
0.0570
0.1135
탐지목표 (mg/m3)작용농도 (mg/m3min)
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현 황
90년대 중반부터 연구가 시작되어 현재 활발한
연구개발이 진행중임
이미 상용화 된 기술들이 제한된 영역에서 쓰이고 있음
아직 수요를 충족시키지 못하고 있음
(성능이나 가격이 가장 큰 요인)
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기술 및 경험
미량화학물질 탐지분야 연구 >15년
Field research on plume dynamics
Field tests on chemical sensors
폭발물 등 물질 탐지 미 국방성 프로젝트 (DARPA)
현재 극미량 물질탐지시스템 개발 프로젝트 참여 (DARPA) : Biomimetic fusion 나노테크놀로지 이용
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바이오센서
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물리/화학센서
Ion mobility spectrometry (IMS)
Gas chromatography (GC): micro system
Mass spectrometry (MS): ion trap/quadruple
Spectrometry: Raman, FTIR
Chemical reaction
Solid-state sensors (metal oxide, conductive polymer)
Coated SAW (surface acoustic wave) Sensors
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센서성능비교
기계적강도
수명
반응시간
선택성
감도
항목
goodpoor
goodpoor
> 30 s< 1 s
poorgood
100 ppb50 ppt
물리/화학센서바이오센서
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개발전략
Biosensor Instrument
HybridIntegration
Signal Process
New Detector
OrganTissueCellMolecule
IMSSAWSERSMGCLOCDNA tweezer
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개발대상프로젝트
독성화학물질 탐지시스템
개인용 건강체크시스템
식품 신선도 파악 및 부패 감지기
전문의료용 특정질병 진단시스템
위조지폐 감별기
해충군 탐지기/식물 질병 탐지기
향신료 및 향수성분 검사기
Chemical tagging & tracking 기술
Programmable 냄새 방출기
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독성화학물질 탐지시스템
군용 및 민간용으로 쓰일 수 있는 독성화학물질
탐지시스템 개발
신경 작용제 등 주요 화학제제 탐지
개인용, 차량탑재용 등 모델 개발
고감도, 소형화
2 - 3년 이내에 제품 완성
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개인용 건강체크시스템
개인용으로 쓰일 수 있는 건강진단시스템 개발
Sensor fusion technology 이용
냄새, 체온, 심전도, 뇌파를 측정, 분석
건강상태 판별 및 이상징후 조기경보
여자의 경우 임신가능기간 판정
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식품 신선도 파악 및 부패 감지기
식품의 신선도를 파악하고 부패 여부를 판별해주는 탐지시스
템 개발
식품에서 나오는 냄새를 탐지, 분석
가정용, 업소용, 기업체 품질관리용
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전문의료용 특정질병 진단시스템
전문의료용으로 쓰일 수 있는 특정질병 탐지시스템 개발
특정질병 감염 시 발생하는 화합물 탐지
전문의들의 협조 필요
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위조지폐 감별기
위조지폐를 분별하는 탐지시스템 개발
Sensor fusion technology 이용
냄새와 광 센서 병렬 이용
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해충군 탐지기/식물 질병 탐지기
해충이나 질병 감염을 탐지할 수 있는작물용 탐지 시스템 개발
식물의 병해충 감염 시 발생하는 냄새 탐지
방제전략수립 활용
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향신료 및 향수성분 검사기
향기성분을 지속적으로 모니터링 하는데
쓰일 수 있는 탐지시스템 개발
향기품질관리 및 제조에 이용
특정향기성분 합성도 병행 가능
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Chemical Tagging & Tracking 기술
화학물질을 특정 대상을 탐지하는 수단으로 이용하는
시스템 개발
비휘발성 특이 화합물과 고감도 탐지기술 이용
보안 및 정보 분야에 이용
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Programmable 냄새 방출기
유용한 냄새를 방출하는 시스템 개발
여러 냄새를 프로그램하여 다르게 방출
친근한 냄새 합성: 숲, 바다, 정원 등
Aromatherapy에도 이용 가능
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개발전략
우리나라 현황 및 시장성 조사
자료확보 및 기본방향 설정
세부개발계획 및 일정 수립
인력, 시설 및 재료 확보
서로 다른 기술의 비교검토
Proof of concept: 실험적으로 기술 입증
요구조건을 충족시킬 시스템 확립
시제품 제작
대상물질 탐지시험
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개발전략 : 기술적 측면
대상물질 선정 및 요구성능 결정
대상물질의 field dynamics 파악
최적 센서시스템 결정
최적 인식시스템 결정
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개발단계 및 추진계획
차기 개발품목 선정 및 개발2006.10.1-
신제품 개발 완료2007.9.30
시제품 제작 및 시험2006.9.30
개발준비 완료 및 기초시험2005.9.30
세부사업추진계획 확정2005.3.31
사업추진여부 결정2005.2.17
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예 산
450,000합계
100,000기타 제 비용
200,000인건비
50,000소모성재료비
100,000기기구입비
예산 (천원)항목
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Major Issues
개발체제 확립: 조직, 기획 및 관리
협조체제 확립: 정보, 통신 및 접촉
공간 및 시설확보
인력확보: 사내 가용인력 물색
인력확보: 신규채용 (화학, 전자, 컴퓨터)
외부협력 기획 및 관리
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탐지시스템 구성
Sampling
Separation & isolation
Detection & signal generation
Data processing and analysis
Report
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Sampling
Passive sampling
Active sampling: pumping &
sample concentration
Absorbent & SPME
Point detection
Stationary monitoring
Remote detection
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Separation & Isolation
Gas chromatograph
Micro-scale optic fiber
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Detection & Signal Generation
Ion mobility spectrometer
Raman spectrometry
FTIR
Gas chromatograph
Mass spectrometry
Optic fiber sensor
Biosensor
Solid-state sensor
Surface acoustic wave sensor
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Data Processing & Analysis
Pattern recognition: Signals from sensor array
Data fusion: Information from multiple sensors
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Report
Visual signal
Acoustic signal
Analog or digital signal output for interfacing
Wireless signal transmission
Data processing for multi-station monitoring system