Ⅰ. 제 목
수질, 토양 등의 오염원 초고속 감시 기술

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
Lab-on-a-chip은 반도체 분야에서 사용되는 사진석판인쇄(photolithography) 기술이나 미세가공기술(micromachining)을 이용하여 유리, 실리콘, 또는 플라스틱으로된 수 ㎠ 크기의 칩 위에 여러 가지 장치들을 집적시킨 화학 마이크로프로세서이다.

 

이를 이용한 칩 형 분석 장치는 크기가 작고 분석에 필요한 시료 및 시약 소요량이 매우 적고, 저 비용으로 대량생산이 가능하다. 또한 시료 분석에 수반되는 모든 과정들(시료의 전처리, 반응, 분리, 검출 등)이 연속적으로 수행되므로 고속, 고효율 및 자동화가 가능하게 된다.

 

이러한 칩 형 분석 장치에 레이저 유발형광 검출법이나 화학발광 검출법을 적용하면 소량의 분석시료 및 시약만으로도 수 ppb 농도수준의 고감도 분석이 가능하여 자동 측정 장비로서의 역할을 수행할 수 있다.

본 연구과제에서는 기존의 수질 측정망으로 측정하기 힘든 다양한 오염물질의 분석을 가능하게 할 수 있다. 이러한 장치들을 병렬 연결한 환경 분석 시스템은 소형이면서도 다양한 환경오염물질을 고속으로 측정할 수 있어 무선 통신 네트워크와 연결한다면 특정 오염 지역에서 측정된 분석결과의 온라인 전송이 가능하여 일부 항목만 측정할 수 있는 기존의 수질측정망을 보완할 수 있어 다양한 오염물질의 측정망 구축이 가능할 것이다.

 

본 연구가 성공적으로 이루어지고 개발된 시스템의 조속한 상품화가 이루어진다면 오염물질 자동화 시스템의 국산화가 이루어져 분석기기의 수입 대체 효과뿐 아니라 해외시장에서도 유리한 위치를 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
본 연구실에서는 lab-on-a-chip 기술을 이용하여 다음과 같은 최종 목표를 설
정하여, 이를 달성하기 위해 연차별로 세부내용을 잡아서 연구를 수행하였다.

가. 최종목표
- 수질, 토양 등의 오염원 초고속 감시기술 개발
- 칩을 이용한 총질소, 페놀류, 중금속, 잔류농약 등의 장치 개발
- 5분 이내에 분석이 가능한 초고속 분석장치 개발
- 시약 소모량을 기본 분석장치 대비 1/1000로 줄일 수 있는 분석장치 개발
- 분석장치의 제작비용을 기존 분석장치 대비 1/10로 줄일 수 있는 분석 장치
개발
- 칩에서 법적 환경기준에 부합하는 환경오염물질의 고감도 검출 기술 개발
- 칩형 분석장치의 자동화 및 현장 적용

나. 연차별 사업내용 및 범위
(1) 1차년도
- 총 질소 분석용 칩 개발
- 시료 전처리 기술 개발
- 칩상 흡광검출기술 개발
- 데이터 처리장치 개발

 

(2) 2차년도
- 중금속 분석용 칩 개발
- 칩상 화학발광검출기술 개발
- 칩상 전기화학검출기술 개발
- 칩상 시료전처리기술 개발
- 칩상에서의 시료반응기술 개발

 

(3) 3차년도
- 시스템의 자동 제어 무선 데이터 통신 연결 기술 개발
- 페놀류 분석용 칩 개발
- 잔류농약 분석용 칩 개발
- Confocal LIF 검출기술 개발
- 분석시스템의 자동화

(4) 4차년도
- 칩형 분석시스템의 병렬식 연결기술 개발
- 기존 기술을 활용한 무선 데이터 통신 시스템 구축
- 페놀류 및 잔류농약 분석 시스템 개발
- 잔류 농약 분석시스템 관련 칩에서 가능한 전처리 시스템의 개발
- 시제품 제작을 통한 현

 

[출처 = 한국환경산업기술원(www.keiti.re.kr)]