해양산업시설에서는 많은 종류의 유해물질의 배출 가능성이 존재하기 때문에 이에 대한 체계적인 대응체계가 필요하다. 그 중 연속자동 측정이 가능하면서 ppb 수준의 낮은 검출하한 (limit of detection:LOD)를 갖는 센서 구현은 매우 중요하다. 이를 위해 본 연구에서 는 활성탄소(carbon black)와 Indium tin oxide (ITO) 나노입자를 혼합한 film의 표면저항의 변화를 이용한 고성능 센서 제안 및 구현을 위해 성능인자를 최적화하였다. 센서 구조는 접촉 면적과 전극 간격을 최적화하였다. 접촉 면적이 증가하면 감도, LOD 성능이 향상되었으며 60 mm2에서 최적화되었다. 또한, 전극 간격은 접촉 면적을 일정하게 유지한 상태에서 변화시켰으며 센서 응답은 전극 간격이 감소함에 따라 증가하는 것을 확인하였다. 마지막으로 센서 표면에서의 유해물질의 잔류시간 증가를 위해 화학흡착제를 적용하였다. 화학흡착제는 유해 물질을 선택적으로 흡수할 수 있는 polyester계를 선택하였다. 그 결과 농도가 증가함에 따라 응답이 선형적으로 증가하여 센서로 활용이 가능한 것을 확인하였다. 이러한 3가지의 방법을 통해 센서를 제작하였을 때 액상 유해물질을 기존 센서의 LOD(89.9 ppb)와 비교 10~40 ppb 정도의 낮은 농도를 검출할 수 있는 센서를 구현하였다.

Micro-electronic gas sensor devices were developed for the detection of carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), ammonia (NH3), and formaldehyde (HCHO), as well as binary mixed-gas systems. Four gas sensing materials for different target gases, Pd-SnO2 for CO, In2O3 for NOx, Ru-WO3 for NH3, and SnO2-ZnO for HCHO, were synthesized using a sol-gel method, and sensor devices were then fabricated using a micro sensor platform. The gas sensing behavior and sensor response to the gas mixture were examined for six mixed gas systems using the experimental data in MEMS gas sensor arrays in sole gases and their mixtures. The gas sensing behavior with the mixed gas system suggests that specific adsorption and selective activation of the adsorption sites might occur in gas mixtures, and allow selectivity for the adsorption of a particular gas. The careful pattern recognition of sensing data obtained by the sensor array made it possible to distinguish a gas species from a gas mixture and to measure its concentration.

해수 중 존재하는 유해화학물질 검출을 목적으로 센서 시작품 제작하고 성능을 확인하였다. 센서 시작품은 검지부, 기구부, 구 동부로 구성하였다. 센서의 검지부는 ITO (Indium-Tin-Oxide) 금속산화물 나노입자 (metal oxide nanoparticle) 필름을 기판위에 인쇄하여 제작 하였고, 온도와 HNS 농도를 동시에 검출할 수 있도록 2개의 검출 부분을 갖도록 설계하였다. 센서의 기구부는 검지부와 구동부를 연결하 며, 검출에 영향을 줄 수 있는 화학적 반응을 막기 위해 테프론 재질을 이용하여 제작하였고, 특히 검지부의 착탈이 용이하도록 설계 하 였다. 구동부는 브릿지 회로와 아두이노 보드를 이용하여 전원 공급과 데이터 측정 및 디스플레이가 가능하도록 제작하였다. 시작품의 성 능에 대해서는 기존의 수질 센서를 참고한 성능 사양을 제시하고, 유기용제를 사용한 검지부와 시작품의 동작을 확인하여 응답 (ΔR), 검 출하한 (Limit of Detection), 응답시간 (response time), 오차 (error) 등을 평가하였다. 또한 해수 중 동작 특성을 파악하여 설계 사양이 구현되 었는지 확인하였다.

최근 오염물질 수위의 급격한 상승세와 더불어 가속화되는 자연환경 파괴로 인해 다양한 환경 속에 쌓이는 오염 물질의 검출 및 모니터링은 현대 사회의 중요한 미션 중 하나로 자리 잡았다. 본 논문에는 멤브레인 기반의 광학 센서를 활용한 미량 오염물질 검출에 대한 최근 연구 동향이 요약되어 있다. 본 논문에 포함된 연구들은 섬유소로 이루어진 멤브레인을 검출을 위한 플랫폼으로 사용하였으며, 금속 나노 입자나 형광단을 색 변화 검출을 위해 이용하였다. 제조된 광학 센서들은 모두 적절하거나 특출한 수준의 감도를 보였고, 대부분의 센서에서 타겟 물질이 아닌 이온이나 물질에는 반응하지 않는 정확성 또한 확인되었다. 검출 플랫폼으로 이용된 섬유소 멤브레인의 물리적, 화학적 특성들은 멤브레인 합성 방법이나 색 변화를 위한 광학 물질 등을 바꾸는 방법을 통해 각 연구의 목적에 맞추어 최적화될 수 있었다. 또한, 멤브레인을 기반으로 하여 제조 된 센서들은 운반이 편리하고 기계적 성질이 강해 현장에서 바로 오염물질을 검출할 수도 있다는 사실이 제시되었다. 이러한 장점 덕분에 멤브레인 기반 센서들은 식용수에서 검출된 중금속의 정량화와 자연 수질환경에서 발견되는 미량 중금속 및 유독성 항생제의 감지 등 다양한 목적을 위해 활용될 수 있었다. 몇몇의 연구에서 제조된 센서들은 항균성이나 재활용성 또한 나타내었다. 대부분의 센서들이 타겟 물질을 감지한 후 육안으로도 식별 가능한 색 변화를 보였으나, 본 논문에 포함된 많은 연구들은 형광 발산, UV-vis 분광학, RGB 색 강도 차이 등을 비교 분석한 더 상세한 검출 결과를 제시하였다.

In this study, highly sensitive hydrogen micro gas sensors of the multi-layer and micro-heater type were designed and fabricated using the micro electro mechanical system (MEMS) process and palladium catalytic metal. The dimensions of the fabricated hydrogen gas sensor were about 5mm×4mm and the sensing layer of palladium metal was deposited in the middle of the device. The sensing palladium films were modified to be nano-honeycomb and nano-hemisphere structures using an anodic aluminum oxide (AAO) template and nano-sized polystyrene beads, respectively. The sensitivities (Rs), which are the ratio of the relative resistance were significantly improved and reached levels of 0.783% and 1.045 % with 2,000 ppm H2 at 70˚C for nano-honeycomb and nano-hemisphere structured Pd films, respectively, on the other hand, the sensitivity was 0.638% for the plain Pd thin film. The improvement of sensitivities for the nano-honeycomb and nano-hemisphere structured Pd films with respect to the plain Pd-thin film was thought to be due to the nanoporous surface topographies of AAO and nano-sized polystyrene beads.

The sol-gel method was used to prepare binary metal oxide (IrO2-RuO2) pH sensor. The electrodes that mole percent compositions (mol%) of IrO2 and RuO2 were 70:30 and 30:70 were selected. The characterizations of Nernstian response over pH range, response rate, interference on alkaline metals and reproducibility were investigated. Also the electroanalytical properties of these electrodes were evaluated in comparison with a commercial glass pH electrode. The composition of IrO2:RuO2 70:30 mol% was chosen as better electrode formulation. The electrode was not susceptible to the action of interfering ions such as Li+, Na+ and K+.

S. marcescens LSY4가 충전된 BOD센서를 제작하여 표준오염물질을 포함한 수용액의 BOD를 측정하였다. 배양시간이 9∼16시간일 때에는 배양시간에 따른 BOD센서의 감응도에 큰 차이를 나타내지 않았으며, 균체량도 0.22~0.75mg cm-2의 범위에서는 거의 동일한 센서의 감응도를 나타내었다. 수용액의 pH가 4~9사이로 변화할 경우 센서의 감응도가 가역적으로 변화하였으나 수용액이 더 산성이거나 더 염기성이 되면 센서의 감응도가

Recently, due to advancement in construction techniques, structures are being constructed much faster than before. Therefore, structures such as cable stayed bridges and suspension bridges, must be inspected regularly to assure their main elements (i.e., load carrying cables) are healthy and sound. Structures can be tested using conventional nondestructive testing methods such as magnetic flux leakage (MFL), eddy current testing, acoustic emission and etc. In this study, it was tried to detect cross sectional reduction in steel rod using a time dependent numerical simulation of coil sensor based on MFL principle.

The main cause of corrosion in reinforced concrete is diffusion of degradation factors such as chloride ions, carbon dioxide, and sulfate ions. To monitor the extent of the corrosion in reinforced concrete, it is necessary to recognize and track the diffusion of degradation factors. In this paper, we suggest thin-film iron sensorto measure the penetration of chloride ions. The sensor indicates results as electrical resistance and change in electrical resistance. The sensor and contact pad are connected by an anisotropic conducting film (ACF) bonding in order to reduce the influence of the contact electrical resistance. The sensor’s electrical resistance increases with corrosive behavior and external chloride ion concentration. Use of these thin-film iron sensors enables measurement and monitoring of the depth of chloride ion diffusion in concrete.