유통기한(best before)이 지났다는 이유로 매년 전세계적으로 수백 만 톤의 음식물 쓰레기들이 버려진다. 하지만 이 유통기한은 어디까지나 경고성 의미이고 실제로는 먹을 수 있는 많은 음식물들이 버려진다. 만약 이들을 포장하고 있는 포장재가 내용물이 안전한지를 테스트할 수 있다면 훨씬 더 효율적이지 않을까?

 

네덜란드 아인트호벤 공대(Eindhoven University of Technology), 카타니아대(Universita di Catania), 프랑스의 신기술에너지 및 나노기술혁신연구소(CEA-Liten), ST마이크로일렉트로닉스사(STMicroelectronics) 등의 연구진은 이러한 것들을 가능하게 해 주는 플라스틱 아날로그-디지털 변환기(plastic analog?digital converter)를 만들어내는데 성공했다.

 

이러한 개발은 1유로 미만의 가격으로 플라스틱 센서 회로의 제작을 가능하게 해 준다. 이러한 저렴한 가격의 플라스틱 센서 회로는 식량뿐만 아니라, 의약품을 포함해 많은 영역에 응용 가능할 것으로 보인다. 이번 개발은 지난주 샌프란시스코에서 열린 고체 상태 회로와 관련된 중요한 회의인 ISSCC에서 발표되었다.

 

선진국에 있는 소비자들이나 사업자들은 이 유통기한 때문에 매년 100kg/인 정도의 음식을 내다 버린다. 이러한 쓰레기들은 환경적으로나 소비자 자신의 가계에도 악영향을 미친다. 이러한 쓰레기들의 대부분은 음식물을 오랫동안 보관하는 방법이 없다는 문제점에 기인한다. 상한 음식물을 팔지 않는다는 것을 증명하기 위해 판매자들도 음식 포장에 이들의 보관 정보(유통기한)를 담아 보여주어야 한다.

 

예를 들어, 음식물 쓰레기들을 줄이기 위해 음식물을 생산하는 사람들은 음식물의 산 정도를 모니터링하기 위해 이들의 포장 용지에 전자 센서 회로를 포함할 수 있다. 이 센서 회로는 스캐너나 핸드폰을 통해 확인할 수 있으며 보관하고 있는 스테이크가 얼마나 신선한지, 혹은 냉동 식품을 버려야 할 지에 대한 정보를 제공할 수 있다. 이에 대해 아인트호벤 공대(Eindhoven University of Technology)의 Eugenio Cantatore는 “이론적으로 이러한 모든 것은 현재 실현 가능하다.

 

문제는 비용이다. 실제로 10센트 정도의 비용이 소모되며 이것은 1유로짜리 crisp칩 한 봉을 사는데 지나치게 비싸다. 우리는 이러한 문제를 해결하기 위해 실리콘이 아닌 플라스틱으로 만들어진 전자 기기를 개발하려 하고 있다”고 말했다.

 

플라스틱 반도체는 모든 종류의 유연한 표면에 프린트될 수 있으며 가격도 저렴하다. 그리고 이를 이용한 센서 회로는 1유로센트면 이용이 가능하다. 연구자들은 이를 이용해 두 개의 서로 다른 플라스틱 ADCs(아날로그-디지털 변환기)를 개발했다. 각각의 변환 신호들은 이를 통해 디지털 형태로 변환된다.

이 새로운 플라스틱 ADCs는 음식물이나 의약품 산업에 이용 가능하다. 이 센서 회로는 센서, 증폭기, 신호를 디지털화하기 위한 ADC, 신호를 기지국으로 전송하는 라디오 트랜스미터 등 4개의 부분으로 구성된다.

 

이 중 플라스틱 ADC는 아직 개발되지 못했지만 나머지 3개는 이미 개발되어 있다. 이에 대해 Cantatore는 “이제 우리는 모든 조각들을 갖추었기 때문에 우리는 이제 이들을 합쳐서 하나의 시스템으로 만들 필요가 있다.”고 말했다. 그는 이 시스템이 만들어져 실생활에 응용되는 데는 약 5년의 시간이 필요할 것으로 예상했다.

 

물론 이러한 기술을 개발하는 것이 쉬운 일은 아니다. 일반적인 트랜지스터의 경우 그 전기적인 속성이 예상 가능하나 플라스틱 트랜지스터의 경우 그 속성이 매우 다양하다. 이에 대해 Cantatore는 “모든 플라스틱 트랜지스터는 낮은 온도에서 저비용 생산과정 하에 매우 다르게 행동한다. 이러한 특성들이 이를 장치화하는데 문제가 생기게 만들어 준다. 따라서 이러한 행동들을 정확하게 예측할 수 있는 수학적인 모델을 구축하는 것이 필요하다”고 말했다.

 

      연구진이 개발한 플라스틱 아날로그-디지털 변환기의 모습.

 

 

 

 (Nanowerk News) Millions of tons of food are thrown away each year because the ‘best before’ date has passed. But this date is always a cautious estimate, which means a lot of still-edible food is thrown away.

 

Wouldn’t it be handy if the packaging could ‘test’ whether the contents are still safe to eat-Researchers at Eindhoven University of Technology, Universita di Catania, CEA-Liten and STMicroelectronics have invented a circuit that makes this possible: a plastic analog?digital converter.

 

This development brings plastic sensor circuits costing less than one euro cent within reach. Beyond food, these ultra-low-cost plastic circuits have numerous potential uses, including, pharmaceuticals. The invention was presented last week at the ISSCC in San Francisco, the world’s most important conference on solid-state circuits.

 

Consumers and businesses in developed countries throw away around 100 kilograms of food per person, mainly because the ‘best before’ date on the packaging has passed. That waste is bad for consumers’ budgets and for the environment. Much of this wastage results from the difficulty in estimating how long food will stay usable. To minimize the risk of selling spoiled food to consumers, producers show a relatively short shelf life on their packaging.

 

 Less than one cent To fight food waste, producers could include an electronic sensor circuit in their packaging to monitor the acidity level of the food, for example. The sensor circuit could be read with a scanner or with your mobile phone to show the freshness of your steak, or whether your frozen food was defrosted. Researcher Eugenio Cantatore of Eindhoven University of Technology (TU/e): “In principle that’s all already possible, using standard silicon ICs.

 

The only problem is they’re too expensive. They easily cost ten cents. And that cost is too much for a one euro bag of crisps. We’re now developing electronic devices that are made from plastic rather than silicon. The advantage is you can easily include these plastic sensors in plastic packaging.”

 

The plastic semiconductor can even be printed on all kinds of flexible surfaces, which makes it cheaper to use. And it makes sensor circuits costing less than one eurocent achievable. The very first printed ADC The researchers have succeeded in making two different plastic ADCs (analog-to-digital converters). Each converts analog signals, such as the output value measured by a sensor, into digital form.

 

One of these new devices is the very first printed ADC ever made. "This paves the way toward large area sensors on plastic films in a cost-effective way through printing manufacturing approaches", says Isabelle Chartier, Printed Electronics Business developer at CEA-Liten. The ISSCC rated the papers on these inventions as highlights of the conference. Missing link The new plastic ADCs bring applications in the food and pharmaceuticals industries within reach.

 

A sensor circuit consists of four components: the sensor, an amplifier, an ADC to digitize the signal and a radio transmitter that sends the signal to a base station. The plastic ADC has been the missing link; the other three components already exist. ”Now that we have all of the pieces, we need the integration,” says Cantatore. He expects that it will still take at least five years before we can expect to see the new devices on supermarket shelves.

 

Other potential applications are in pharmaceuticals, man-machine interfaces and in ambient intelligence systems in buildings or in transport. Complex mathematics Making this development was no easy task. The electrical characteristics of ‘ordinary transistors’ are highly predictable, while those of plastic transistors vary greatly. “All plastic transistors behave differently in the low-cost production processes at low temperatures,” explains Cantatore.

 

“That makes it much more difficult to use them in devices. You need complex mathematical models to be able to predict their behavior accurately.” The printed ADC circuit offers a resolution of four bits, and has a speed of two hertz. The circuits printed by CEA-Liten include more than 100 n- and p-type transistors and a resistance level on transparent plastic substrates.

 

The carrier mobility of the printed transistors are above the amorphous silicon widely used in the display industry. This development falls under the Cosmic project supported by the EU and the ORICIS project supported by Dutch Technology Foundation STW and the Holst Centre/TNO.

[원문출처 : http://www.nanowerk.com/news2/newsid=29270.php]