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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5

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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11

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