KIST, 당뇨병 진단용 스마트 콘택트렌즈 시제품 가시화 - 콘택트렌즈형 당뇨병 진단 스마트 플랫폼 개발 - 요소 기술별 시제품 제작 현실화 국내 연구진이 혈액이 아닌 눈물을 분석함으로써 당뇨병에 대해 보다 간편하고 정확한 자가 진단 및 관리가 가능한 콘택트렌즈형 센서 플랫폼을 개발했으며, 실제 제품 제작을 가시화하였다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단 송용원 박사 연구팀은 눈물을 이용한 당뇨병 진단이 가능하도록 콘택트렌즈형의 진단기기를 개발했으며, 전체 기기를 이루는 각 요소기술에 대한 시제품 제작에 성공했다고 밝혔다. 구글을 포함하여 세계 다수의 그룹에서 그동안 개념적으로만 발표를 했던 콘택트렌즈형 센서를 실물로 제작하게 된 것은 큰 기술의 진보로 평가 되고 있다. 콘택트렌즈형 당뇨센서의 실제 작동을 위해서는, 눈물 속 미량의 글루코스를 검출해 낼 수 있는 높은 감도와 눈물 속 여러 가지로 혼재 된 표지자 중 글루코스만 선별적으로 검출할 수 있는 높은 선택도*가 보장된 센서가 필수적이다. 또한, 인체 정보를 갖고 있는 Basal tear**를 눈에 자극 없이 안정적으로 포집할 수 있는 기술, 센서 운용 및 측정 데이터의 외부 통신을 위한 집적 회로 설계/제작 기술, 그리고 전원 공급을 위한 박막 2차전지 기술이 동반 되어야 한다. * 선택도 (selectivity): 눈물 속에는 당뇨병의 척도가 되는 글루코스 뿐 아니라 ascorbic acid나 uric acid와 같은 다른 표지자도 같이 존재하게 된다. 이러한 다른 표지자와 섞여있는 글루코스만을 골라서 측정을 해야 정확한 당뇨병 진단으로서 실질적 가치가 있게 된다. ** Basal tear: 눈물에는 항상 안구를 감싸면서 보호하는 basal tear와, 물리적/감정적 자극에 의해 많은 양이 ‘분출되는 눈물’이 있다. 우리 몸 상태의 정보를 갖고 있는 눈물은 basal tear이며 다른 자극에 의해 basal tear 이외의 눈물 생성으로 질병 표지자의 농도 변화를 제어할 수 있어야 눈물에 의한 정확한 진단이 가능 하다. 본 기기의 기술적 특징은 다음과 같다. ■ 인체내 또는 피부 내층에 이식/삽입하지 않고, 사용자의 접근성과 편의성을 고려하여 당뇨병을 지속적으로 체크 할 수 있는, 비침습형 자가구동 인체친화/호환형 모니터링 플랫폼. ■ 기존의 혈액을 이용하는 방식의 한계를 극복하기 위해, 눈물 내의 표지자를 이용한 모니터링 방식으로, 콘택트렌즈 상에 초소형, 초고감도 센서 플랫폼을 구현하여 질병 등의 건강 상태를 모니터링. ■ 인체의 정보를 갖는 눈물은 항상 안구를 코팅하고 있는 basal tear로서 이의 안정적 포집을 위해 콘택트렌즈상에 미세 배관 구조를 도입하여 약 7 μL의 눈물을 15초내에 포집이 가능. ■ 센서의 감도는 현재 110 μA/mM？cm2이상을 달성했으며, 글루코스의 센싱은 다른 눈물내 표지자와 완전히 다른 전압에서 이루어지므로 높은 선택도가 확보 됨. ■ 초소형 플렉서블 박막 2차전지를 렌즈상에 적합화 하여, 센서의 자가 구동과 지속적인 모니터링을 가능하게 하며, 초소형 집적 모듈에 전력을 공급하여 센싱 신호의 외부 통신이 가능하게 함. ■ 2차전지의 용량은 현재 25 μAh/cm2？μm가 확보된 상태이며, 전지의 두께의 조정을 통해 최적화된 작동 조건 도출. ■ 센서 운용 및 외부 통신 모듈은 최종적으로 1 x 1 mm의 칩으로 제작될 예정이며, 현재 4 x 4 mm의 테스트용 칩 제작을 마침. ■ 개발된 플랫폼은 투명 소재/소자와의 융합으로, 궁극의 휴대용 디스플레이로서의 확장이 가능하며, 컨텐츠의 장착이 가능한 형태로 진화 가능함. KIST의 차세대반도체연구소를 기반으로 하는 해당 연구팀은, 센서, 재료, 시스템 등 다양한 분야의 전문가들이 참여한 BT/NT/ET/IT 융합 연구팀으로 2011년부터 스마트 콘택트렌즈 개발을 위한 기술을 기획/연구해 오고 있다. 연구팀은 현재, 구현된 각 요소 기술에 대한 시제품들이 결합된 전체 플랫폼 구성과 전체적 성능향상에 대해 연구를 계속하고 있다. 약 2년 후 결합된 플랫폼 시제품이 도출되게 되면 상용화를 목표로 식약처 인증 절차를 진행 할 예정이다. KIST 송용원 박사는 “이번 연구결과는 스마트 콘택트렌즈의 현실화에 대한 가능성을 보여주어, 우리나라의 관련 분야 세계 기술 선도 및 신시장 창출이 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다. 또한 “개발된 콘택트렌즈는 다양한 질병진단과 신약개발 등을 위한 플랫폼으로 진화할 예정이며, 정보통신 기술 연계로 응용 분야를 확장 할 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 미래창조과학부(장관 최양희)에서 지원하는 ‘바이오의료기술개발사업’의 일환으로 수행되었으며, 제작된 시제품은 7월 13일(수)부터 3일간 일산 KINTEX에서 열리는 <2016 NANO KOREA>에 전시될 예정이다. * 전시제목: 당뇨병 진단을 위한 KIST 스마트 렌즈. ○ 참여 연구진 ■ Dr. 송용원, 책임연구원, 광전소재연구단, KIST ■ Dr. 최지원, 책임연구원, 전자재료연구단, KIST ■ Dr. 김진석, 책임연구원, 바이오닉스연구단, KIST ■ Dr, 이현정, 선임연구원, 스핀융합연구단, KIST ■ Dr. 이지연, 선임연구원, 화학키노믹스연구센터, KIST ■ Dr. 박재현, 선임연구원, 광전소재연구단, KIST ■ Prof. 강자헌, 안과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 정인경, 내과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 김영균, 안과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 김병섭, 전기전자공학과, 포항공과대학교 ■ * 특허 정보 [KIST K06845] ‘비침습형 건강지표 모니터링 시스템 및 이용 방법’, 국내 등록번호 10-1535075 (2015년 7월 2일 등록). <그림자료> <그림1> 나노코리아 전시 포스터 <그림2> 나노코리아 전시 사진

KIST, 당뇨병 진단용 스마트 콘택트렌즈 시제품 가시화 - 콘택트렌즈형 당뇨병 진단 스마트 플랫폼 개발 - 요소 기술별 시제품 제작 현실화 국내 연구진이 혈액이 아닌 눈물을 분석함으로써 당뇨병에 대해 보다 간편하고 정확한 자가 진단 및 관리가 가능한 콘택트렌즈형 센서 플랫폼을 개발했으며, 실제 제품 제작을 가시화하였다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단 송용원 박사 연구팀은 눈물을 이용한 당뇨병 진단이 가능하도록 콘택트렌즈형의 진단기기를 개발했으며, 전체 기기를 이루는 각 요소기술에 대한 시제품 제작에 성공했다고 밝혔다. 구글을 포함하여 세계 다수의 그룹에서 그동안 개념적으로만 발표를 했던 콘택트렌즈형 센서를 실물로 제작하게 된 것은 큰 기술의 진보로 평가 되고 있다. 콘택트렌즈형 당뇨센서의 실제 작동을 위해서는, 눈물 속 미량의 글루코스를 검출해 낼 수 있는 높은 감도와 눈물 속 여러 가지로 혼재 된 표지자 중 글루코스만 선별적으로 검출할 수 있는 높은 선택도*가 보장된 센서가 필수적이다. 또한, 인체 정보를 갖고 있는 Basal tear**를 눈에 자극 없이 안정적으로 포집할 수 있는 기술, 센서 운용 및 측정 데이터의 외부 통신을 위한 집적 회로 설계/제작 기술, 그리고 전원 공급을 위한 박막 2차전지 기술이 동반 되어야 한다. * 선택도 (selectivity): 눈물 속에는 당뇨병의 척도가 되는 글루코스 뿐 아니라 ascorbic acid나 uric acid와 같은 다른 표지자도 같이 존재하게 된다. 이러한 다른 표지자와 섞여있는 글루코스만을 골라서 측정을 해야 정확한 당뇨병 진단으로서 실질적 가치가 있게 된다. ** Basal tear: 눈물에는 항상 안구를 감싸면서 보호하는 basal tear와, 물리적/감정적 자극에 의해 많은 양이 ‘분출되는 눈물’이 있다. 우리 몸 상태의 정보를 갖고 있는 눈물은 basal tear이며 다른 자극에 의해 basal tear 이외의 눈물 생성으로 질병 표지자의 농도 변화를 제어할 수 있어야 눈물에 의한 정확한 진단이 가능 하다. 본 기기의 기술적 특징은 다음과 같다. ■ 인체내 또는 피부 내층에 이식/삽입하지 않고, 사용자의 접근성과 편의성을 고려하여 당뇨병을 지속적으로 체크 할 수 있는, 비침습형 자가구동 인체친화/호환형 모니터링 플랫폼. ■ 기존의 혈액을 이용하는 방식의 한계를 극복하기 위해, 눈물 내의 표지자를 이용한 모니터링 방식으로, 콘택트렌즈 상에 초소형, 초고감도 센서 플랫폼을 구현하여 질병 등의 건강 상태를 모니터링. ■ 인체의 정보를 갖는 눈물은 항상 안구를 코팅하고 있는 basal tear로서 이의 안정적 포집을 위해 콘택트렌즈상에 미세 배관 구조를 도입하여 약 7 μL의 눈물을 15초내에 포집이 가능. ■ 센서의 감도는 현재 110 μA/mM？cm2이상을 달성했으며, 글루코스의 센싱은 다른 눈물내 표지자와 완전히 다른 전압에서 이루어지므로 높은 선택도가 확보 됨. ■ 초소형 플렉서블 박막 2차전지를 렌즈상에 적합화 하여, 센서의 자가 구동과 지속적인 모니터링을 가능하게 하며, 초소형 집적 모듈에 전력을 공급하여 센싱 신호의 외부 통신이 가능하게 함. ■ 2차전지의 용량은 현재 25 μAh/cm2？μm가 확보된 상태이며, 전지의 두께의 조정을 통해 최적화된 작동 조건 도출. ■ 센서 운용 및 외부 통신 모듈은 최종적으로 1 x 1 mm의 칩으로 제작될 예정이며, 현재 4 x 4 mm의 테스트용 칩 제작을 마침. ■ 개발된 플랫폼은 투명 소재/소자와의 융합으로, 궁극의 휴대용 디스플레이로서의 확장이 가능하며, 컨텐츠의 장착이 가능한 형태로 진화 가능함. KIST의 차세대반도체연구소를 기반으로 하는 해당 연구팀은, 센서, 재료, 시스템 등 다양한 분야의 전문가들이 참여한 BT/NT/ET/IT 융합 연구팀으로 2011년부터 스마트 콘택트렌즈 개발을 위한 기술을 기획/연구해 오고 있다. 연구팀은 현재, 구현된 각 요소 기술에 대한 시제품들이 결합된 전체 플랫폼 구성과 전체적 성능향상에 대해 연구를 계속하고 있다. 약 2년 후 결합된 플랫폼 시제품이 도출되게 되면 상용화를 목표로 식약처 인증 절차를 진행 할 예정이다. KIST 송용원 박사는 “이번 연구결과는 스마트 콘택트렌즈의 현실화에 대한 가능성을 보여주어, 우리나라의 관련 분야 세계 기술 선도 및 신시장 창출이 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다. 또한 “개발된 콘택트렌즈는 다양한 질병진단과 신약개발 등을 위한 플랫폼으로 진화할 예정이며, 정보통신 기술 연계로 응용 분야를 확장 할 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 미래창조과학부(장관 최양희)에서 지원하는 ‘바이오의료기술개발사업’의 일환으로 수행되었으며, 제작된 시제품은 7월 13일(수)부터 3일간 일산 KINTEX에서 열리는 <2016 NANO KOREA>에 전시될 예정이다. * 전시제목: 당뇨병 진단을 위한 KIST 스마트 렌즈. ○ 참여 연구진 ■ Dr. 송용원, 책임연구원, 광전소재연구단, KIST ■ Dr. 최지원, 책임연구원, 전자재료연구단, KIST ■ Dr. 김진석, 책임연구원, 바이오닉스연구단, KIST ■ Dr, 이현정, 선임연구원, 스핀융합연구단, KIST ■ Dr. 이지연, 선임연구원, 화학키노믹스연구센터, KIST ■ Dr. 박재현, 선임연구원, 광전소재연구단, KIST ■ Prof. 강자헌, 안과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 정인경, 내과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 김영균, 안과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 김병섭, 전기전자공학과, 포항공과대학교 ■ * 특허 정보 [KIST K06845] ‘비침습형 건강지표 모니터링 시스템 및 이용 방법’, 국내 등록번호 10-1535075 (2015년 7월 2일 등록). <그림자료> <그림1> 나노코리아 전시 포스터 <그림2> 나노코리아 전시 사진

KIST, 당뇨병 진단용 스마트 콘택트렌즈 시제품 가시화 - 콘택트렌즈형 당뇨병 진단 스마트 플랫폼 개발 - 요소 기술별 시제품 제작 현실화 국내 연구진이 혈액이 아닌 눈물을 분석함으로써 당뇨병에 대해 보다 간편하고 정확한 자가 진단 및 관리가 가능한 콘택트렌즈형 센서 플랫폼을 개발했으며, 실제 제품 제작을 가시화하였다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단 송용원 박사 연구팀은 눈물을 이용한 당뇨병 진단이 가능하도록 콘택트렌즈형의 진단기기를 개발했으며, 전체 기기를 이루는 각 요소기술에 대한 시제품 제작에 성공했다고 밝혔다. 구글을 포함하여 세계 다수의 그룹에서 그동안 개념적으로만 발표를 했던 콘택트렌즈형 센서를 실물로 제작하게 된 것은 큰 기술의 진보로 평가 되고 있다. 콘택트렌즈형 당뇨센서의 실제 작동을 위해서는, 눈물 속 미량의 글루코스를 검출해 낼 수 있는 높은 감도와 눈물 속 여러 가지로 혼재 된 표지자 중 글루코스만 선별적으로 검출할 수 있는 높은 선택도*가 보장된 센서가 필수적이다. 또한, 인체 정보를 갖고 있는 Basal tear**를 눈에 자극 없이 안정적으로 포집할 수 있는 기술, 센서 운용 및 측정 데이터의 외부 통신을 위한 집적 회로 설계/제작 기술, 그리고 전원 공급을 위한 박막 2차전지 기술이 동반 되어야 한다. * 선택도 (selectivity): 눈물 속에는 당뇨병의 척도가 되는 글루코스 뿐 아니라 ascorbic acid나 uric acid와 같은 다른 표지자도 같이 존재하게 된다. 이러한 다른 표지자와 섞여있는 글루코스만을 골라서 측정을 해야 정확한 당뇨병 진단으로서 실질적 가치가 있게 된다. ** Basal tear: 눈물에는 항상 안구를 감싸면서 보호하는 basal tear와, 물리적/감정적 자극에 의해 많은 양이 ‘분출되는 눈물’이 있다. 우리 몸 상태의 정보를 갖고 있는 눈물은 basal tear이며 다른 자극에 의해 basal tear 이외의 눈물 생성으로 질병 표지자의 농도 변화를 제어할 수 있어야 눈물에 의한 정확한 진단이 가능 하다. 본 기기의 기술적 특징은 다음과 같다. ■ 인체내 또는 피부 내층에 이식/삽입하지 않고, 사용자의 접근성과 편의성을 고려하여 당뇨병을 지속적으로 체크 할 수 있는, 비침습형 자가구동 인체친화/호환형 모니터링 플랫폼. ■ 기존의 혈액을 이용하는 방식의 한계를 극복하기 위해, 눈물 내의 표지자를 이용한 모니터링 방식으로, 콘택트렌즈 상에 초소형, 초고감도 센서 플랫폼을 구현하여 질병 등의 건강 상태를 모니터링. ■ 인체의 정보를 갖는 눈물은 항상 안구를 코팅하고 있는 basal tear로서 이의 안정적 포집을 위해 콘택트렌즈상에 미세 배관 구조를 도입하여 약 7 μL의 눈물을 15초내에 포집이 가능. ■ 센서의 감도는 현재 110 μA/mM？cm2이상을 달성했으며, 글루코스의 센싱은 다른 눈물내 표지자와 완전히 다른 전압에서 이루어지므로 높은 선택도가 확보 됨. ■ 초소형 플렉서블 박막 2차전지를 렌즈상에 적합화 하여, 센서의 자가 구동과 지속적인 모니터링을 가능하게 하며, 초소형 집적 모듈에 전력을 공급하여 센싱 신호의 외부 통신이 가능하게 함. ■ 2차전지의 용량은 현재 25 μAh/cm2？μm가 확보된 상태이며, 전지의 두께의 조정을 통해 최적화된 작동 조건 도출. ■ 센서 운용 및 외부 통신 모듈은 최종적으로 1 x 1 mm의 칩으로 제작될 예정이며, 현재 4 x 4 mm의 테스트용 칩 제작을 마침. ■ 개발된 플랫폼은 투명 소재/소자와의 융합으로, 궁극의 휴대용 디스플레이로서의 확장이 가능하며, 컨텐츠의 장착이 가능한 형태로 진화 가능함. KIST의 차세대반도체연구소를 기반으로 하는 해당 연구팀은, 센서, 재료, 시스템 등 다양한 분야의 전문가들이 참여한 BT/NT/ET/IT 융합 연구팀으로 2011년부터 스마트 콘택트렌즈 개발을 위한 기술을 기획/연구해 오고 있다. 연구팀은 현재, 구현된 각 요소 기술에 대한 시제품들이 결합된 전체 플랫폼 구성과 전체적 성능향상에 대해 연구를 계속하고 있다. 약 2년 후 결합된 플랫폼 시제품이 도출되게 되면 상용화를 목표로 식약처 인증 절차를 진행 할 예정이다. KIST 송용원 박사는 “이번 연구결과는 스마트 콘택트렌즈의 현실화에 대한 가능성을 보여주어, 우리나라의 관련 분야 세계 기술 선도 및 신시장 창출이 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다. 또한 “개발된 콘택트렌즈는 다양한 질병진단과 신약개발 등을 위한 플랫폼으로 진화할 예정이며, 정보통신 기술 연계로 응용 분야를 확장 할 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 미래창조과학부(장관 최양희)에서 지원하는 ‘바이오의료기술개발사업’의 일환으로 수행되었으며, 제작된 시제품은 7월 13일(수)부터 3일간 일산 KINTEX에서 열리는 <2016 NANO KOREA>에 전시될 예정이다. * 전시제목: 당뇨병 진단을 위한 KIST 스마트 렌즈. ○ 참여 연구진 ■ Dr. 송용원, 책임연구원, 광전소재연구단, KIST ■ Dr. 최지원, 책임연구원, 전자재료연구단, KIST ■ Dr. 김진석, 책임연구원, 바이오닉스연구단, KIST ■ Dr, 이현정, 선임연구원, 스핀융합연구단, KIST ■ Dr. 이지연, 선임연구원, 화학키노믹스연구센터, KIST ■ Dr. 박재현, 선임연구원, 광전소재연구단, KIST ■ Prof. 강자헌, 안과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 정인경, 내과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 김영균, 안과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 김병섭, 전기전자공학과, 포항공과대학교 ■ * 특허 정보 [KIST K06845] ‘비침습형 건강지표 모니터링 시스템 및 이용 방법’, 국내 등록번호 10-1535075 (2015년 7월 2일 등록). <그림자료> <그림1> 나노코리아 전시 포스터 <그림2> 나노코리아 전시 사진

KIST, 당뇨병 진단용 스마트 콘택트렌즈 시제품 가시화 - 콘택트렌즈형 당뇨병 진단 스마트 플랫폼 개발 - 요소 기술별 시제품 제작 현실화 국내 연구진이 혈액이 아닌 눈물을 분석함으로써 당뇨병에 대해 보다 간편하고 정확한 자가 진단 및 관리가 가능한 콘택트렌즈형 센서 플랫폼을 개발했으며, 실제 제품 제작을 가시화하였다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단 송용원 박사 연구팀은 눈물을 이용한 당뇨병 진단이 가능하도록 콘택트렌즈형의 진단기기를 개발했으며, 전체 기기를 이루는 각 요소기술에 대한 시제품 제작에 성공했다고 밝혔다. 구글을 포함하여 세계 다수의 그룹에서 그동안 개념적으로만 발표를 했던 콘택트렌즈형 센서를 실물로 제작하게 된 것은 큰 기술의 진보로 평가 되고 있다. 콘택트렌즈형 당뇨센서의 실제 작동을 위해서는, 눈물 속 미량의 글루코스를 검출해 낼 수 있는 높은 감도와 눈물 속 여러 가지로 혼재 된 표지자 중 글루코스만 선별적으로 검출할 수 있는 높은 선택도*가 보장된 센서가 필수적이다. 또한, 인체 정보를 갖고 있는 Basal tear**를 눈에 자극 없이 안정적으로 포집할 수 있는 기술, 센서 운용 및 측정 데이터의 외부 통신을 위한 집적 회로 설계/제작 기술, 그리고 전원 공급을 위한 박막 2차전지 기술이 동반 되어야 한다. * 선택도 (selectivity): 눈물 속에는 당뇨병의 척도가 되는 글루코스 뿐 아니라 ascorbic acid나 uric acid와 같은 다른 표지자도 같이 존재하게 된다. 이러한 다른 표지자와 섞여있는 글루코스만을 골라서 측정을 해야 정확한 당뇨병 진단으로서 실질적 가치가 있게 된다. ** Basal tear: 눈물에는 항상 안구를 감싸면서 보호하는 basal tear와, 물리적/감정적 자극에 의해 많은 양이 ‘분출되는 눈물’이 있다. 우리 몸 상태의 정보를 갖고 있는 눈물은 basal tear이며 다른 자극에 의해 basal tear 이외의 눈물 생성으로 질병 표지자의 농도 변화를 제어할 수 있어야 눈물에 의한 정확한 진단이 가능 하다. 본 기기의 기술적 특징은 다음과 같다. ■ 인체내 또는 피부 내층에 이식/삽입하지 않고, 사용자의 접근성과 편의성을 고려하여 당뇨병을 지속적으로 체크 할 수 있는, 비침습형 자가구동 인체친화/호환형 모니터링 플랫폼. ■ 기존의 혈액을 이용하는 방식의 한계를 극복하기 위해, 눈물 내의 표지자를 이용한 모니터링 방식으로, 콘택트렌즈 상에 초소형, 초고감도 센서 플랫폼을 구현하여 질병 등의 건강 상태를 모니터링. ■ 인체의 정보를 갖는 눈물은 항상 안구를 코팅하고 있는 basal tear로서 이의 안정적 포집을 위해 콘택트렌즈상에 미세 배관 구조를 도입하여 약 7 μL의 눈물을 15초내에 포집이 가능. ■ 센서의 감도는 현재 110 μA/mM？cm2이상을 달성했으며, 글루코스의 센싱은 다른 눈물내 표지자와 완전히 다른 전압에서 이루어지므로 높은 선택도가 확보 됨. ■ 초소형 플렉서블 박막 2차전지를 렌즈상에 적합화 하여, 센서의 자가 구동과 지속적인 모니터링을 가능하게 하며, 초소형 집적 모듈에 전력을 공급하여 센싱 신호의 외부 통신이 가능하게 함. ■ 2차전지의 용량은 현재 25 μAh/cm2？μm가 확보된 상태이며, 전지의 두께의 조정을 통해 최적화된 작동 조건 도출. ■ 센서 운용 및 외부 통신 모듈은 최종적으로 1 x 1 mm의 칩으로 제작될 예정이며, 현재 4 x 4 mm의 테스트용 칩 제작을 마침. ■ 개발된 플랫폼은 투명 소재/소자와의 융합으로, 궁극의 휴대용 디스플레이로서의 확장이 가능하며, 컨텐츠의 장착이 가능한 형태로 진화 가능함. KIST의 차세대반도체연구소를 기반으로 하는 해당 연구팀은, 센서, 재료, 시스템 등 다양한 분야의 전문가들이 참여한 BT/NT/ET/IT 융합 연구팀으로 2011년부터 스마트 콘택트렌즈 개발을 위한 기술을 기획/연구해 오고 있다. 연구팀은 현재, 구현된 각 요소 기술에 대한 시제품들이 결합된 전체 플랫폼 구성과 전체적 성능향상에 대해 연구를 계속하고 있다. 약 2년 후 결합된 플랫폼 시제품이 도출되게 되면 상용화를 목표로 식약처 인증 절차를 진행 할 예정이다. KIST 송용원 박사는 “이번 연구결과는 스마트 콘택트렌즈의 현실화에 대한 가능성을 보여주어, 우리나라의 관련 분야 세계 기술 선도 및 신시장 창출이 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다. 또한 “개발된 콘택트렌즈는 다양한 질병진단과 신약개발 등을 위한 플랫폼으로 진화할 예정이며, 정보통신 기술 연계로 응용 분야를 확장 할 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 미래창조과학부(장관 최양희)에서 지원하는 ‘바이오의료기술개발사업’의 일환으로 수행되었으며, 제작된 시제품은 7월 13일(수)부터 3일간 일산 KINTEX에서 열리는 <2016 NANO KOREA>에 전시될 예정이다. * 전시제목: 당뇨병 진단을 위한 KIST 스마트 렌즈. ○ 참여 연구진 ■ Dr. 송용원, 책임연구원, 광전소재연구단, KIST ■ Dr. 최지원, 책임연구원, 전자재료연구단, KIST ■ Dr. 김진석, 책임연구원, 바이오닉스연구단, KIST ■ Dr, 이현정, 선임연구원, 스핀융합연구단, KIST ■ Dr. 이지연, 선임연구원, 화학키노믹스연구센터, KIST ■ Dr. 박재현, 선임연구원, 광전소재연구단, KIST ■ Prof. 강자헌, 안과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 정인경, 내과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 김영균, 안과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 김병섭, 전기전자공학과, 포항공과대학교 ■ * 특허 정보 [KIST K06845] ‘비침습형 건강지표 모니터링 시스템 및 이용 방법’, 국내 등록번호 10-1535075 (2015년 7월 2일 등록). <그림자료> <그림1> 나노코리아 전시 포스터 <그림2> 나노코리아 전시 사진

KIST, 당뇨병 진단용 스마트 콘택트렌즈 시제품 가시화 - 콘택트렌즈형 당뇨병 진단 스마트 플랫폼 개발 - 요소 기술별 시제품 제작 현실화 국내 연구진이 혈액이 아닌 눈물을 분석함으로써 당뇨병에 대해 보다 간편하고 정확한 자가 진단 및 관리가 가능한 콘택트렌즈형 센서 플랫폼을 개발했으며, 실제 제품 제작을 가시화하였다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단 송용원 박사 연구팀은 눈물을 이용한 당뇨병 진단이 가능하도록 콘택트렌즈형의 진단기기를 개발했으며, 전체 기기를 이루는 각 요소기술에 대한 시제품 제작에 성공했다고 밝혔다. 구글을 포함하여 세계 다수의 그룹에서 그동안 개념적으로만 발표를 했던 콘택트렌즈형 센서를 실물로 제작하게 된 것은 큰 기술의 진보로 평가 되고 있다. 콘택트렌즈형 당뇨센서의 실제 작동을 위해서는, 눈물 속 미량의 글루코스를 검출해 낼 수 있는 높은 감도와 눈물 속 여러 가지로 혼재 된 표지자 중 글루코스만 선별적으로 검출할 수 있는 높은 선택도*가 보장된 센서가 필수적이다. 또한, 인체 정보를 갖고 있는 Basal tear**를 눈에 자극 없이 안정적으로 포집할 수 있는 기술, 센서 운용 및 측정 데이터의 외부 통신을 위한 집적 회로 설계/제작 기술, 그리고 전원 공급을 위한 박막 2차전지 기술이 동반 되어야 한다. * 선택도 (selectivity): 눈물 속에는 당뇨병의 척도가 되는 글루코스 뿐 아니라 ascorbic acid나 uric acid와 같은 다른 표지자도 같이 존재하게 된다. 이러한 다른 표지자와 섞여있는 글루코스만을 골라서 측정을 해야 정확한 당뇨병 진단으로서 실질적 가치가 있게 된다. ** Basal tear: 눈물에는 항상 안구를 감싸면서 보호하는 basal tear와, 물리적/감정적 자극에 의해 많은 양이 ‘분출되는 눈물’이 있다. 우리 몸 상태의 정보를 갖고 있는 눈물은 basal tear이며 다른 자극에 의해 basal tear 이외의 눈물 생성으로 질병 표지자의 농도 변화를 제어할 수 있어야 눈물에 의한 정확한 진단이 가능 하다. 본 기기의 기술적 특징은 다음과 같다. ■ 인체내 또는 피부 내층에 이식/삽입하지 않고, 사용자의 접근성과 편의성을 고려하여 당뇨병을 지속적으로 체크 할 수 있는, 비침습형 자가구동 인체친화/호환형 모니터링 플랫폼. ■ 기존의 혈액을 이용하는 방식의 한계를 극복하기 위해, 눈물 내의 표지자를 이용한 모니터링 방식으로, 콘택트렌즈 상에 초소형, 초고감도 센서 플랫폼을 구현하여 질병 등의 건강 상태를 모니터링. ■ 인체의 정보를 갖는 눈물은 항상 안구를 코팅하고 있는 basal tear로서 이의 안정적 포집을 위해 콘택트렌즈상에 미세 배관 구조를 도입하여 약 7 μL의 눈물을 15초내에 포집이 가능. ■ 센서의 감도는 현재 110 μA/mM？cm2이상을 달성했으며, 글루코스의 센싱은 다른 눈물내 표지자와 완전히 다른 전압에서 이루어지므로 높은 선택도가 확보 됨. ■ 초소형 플렉서블 박막 2차전지를 렌즈상에 적합화 하여, 센서의 자가 구동과 지속적인 모니터링을 가능하게 하며, 초소형 집적 모듈에 전력을 공급하여 센싱 신호의 외부 통신이 가능하게 함. ■ 2차전지의 용량은 현재 25 μAh/cm2？μm가 확보된 상태이며, 전지의 두께의 조정을 통해 최적화된 작동 조건 도출. ■ 센서 운용 및 외부 통신 모듈은 최종적으로 1 x 1 mm의 칩으로 제작될 예정이며, 현재 4 x 4 mm의 테스트용 칩 제작을 마침. ■ 개발된 플랫폼은 투명 소재/소자와의 융합으로, 궁극의 휴대용 디스플레이로서의 확장이 가능하며, 컨텐츠의 장착이 가능한 형태로 진화 가능함. KIST의 차세대반도체연구소를 기반으로 하는 해당 연구팀은, 센서, 재료, 시스템 등 다양한 분야의 전문가들이 참여한 BT/NT/ET/IT 융합 연구팀으로 2011년부터 스마트 콘택트렌즈 개발을 위한 기술을 기획/연구해 오고 있다. 연구팀은 현재, 구현된 각 요소 기술에 대한 시제품들이 결합된 전체 플랫폼 구성과 전체적 성능향상에 대해 연구를 계속하고 있다. 약 2년 후 결합된 플랫폼 시제품이 도출되게 되면 상용화를 목표로 식약처 인증 절차를 진행 할 예정이다. KIST 송용원 박사는 “이번 연구결과는 스마트 콘택트렌즈의 현실화에 대한 가능성을 보여주어, 우리나라의 관련 분야 세계 기술 선도 및 신시장 창출이 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다. 또한 “개발된 콘택트렌즈는 다양한 질병진단과 신약개발 등을 위한 플랫폼으로 진화할 예정이며, 정보통신 기술 연계로 응용 분야를 확장 할 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 미래창조과학부(장관 최양희)에서 지원하는 ‘바이오의료기술개발사업’의 일환으로 수행되었으며, 제작된 시제품은 7월 13일(수)부터 3일간 일산 KINTEX에서 열리는 <2016 NANO KOREA>에 전시될 예정이다. * 전시제목: 당뇨병 진단을 위한 KIST 스마트 렌즈. ○ 참여 연구진 ■ Dr. 송용원, 책임연구원, 광전소재연구단, KIST ■ Dr. 최지원, 책임연구원, 전자재료연구단, KIST ■ Dr. 김진석, 책임연구원, 바이오닉스연구단, KIST ■ Dr, 이현정, 선임연구원, 스핀융합연구단, KIST ■ Dr. 이지연, 선임연구원, 화학키노믹스연구센터, KIST ■ Dr. 박재현, 선임연구원, 광전소재연구단, KIST ■ Prof. 강자헌, 안과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 정인경, 내과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 김영균, 안과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 김병섭, 전기전자공학과, 포항공과대학교 ■ * 특허 정보 [KIST K06845] ‘비침습형 건강지표 모니터링 시스템 및 이용 방법’, 국내 등록번호 10-1535075 (2015년 7월 2일 등록). <그림자료> <그림1> 나노코리아 전시 포스터 <그림2> 나노코리아 전시 사진

KIST, 당뇨병 진단용 스마트 콘택트렌즈 시제품 가시화 - 콘택트렌즈형 당뇨병 진단 스마트 플랫폼 개발 - 요소 기술별 시제품 제작 현실화 국내 연구진이 혈액이 아닌 눈물을 분석함으로써 당뇨병에 대해 보다 간편하고 정확한 자가 진단 및 관리가 가능한 콘택트렌즈형 센서 플랫폼을 개발했으며, 실제 제품 제작을 가시화하였다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단 송용원 박사 연구팀은 눈물을 이용한 당뇨병 진단이 가능하도록 콘택트렌즈형의 진단기기를 개발했으며, 전체 기기를 이루는 각 요소기술에 대한 시제품 제작에 성공했다고 밝혔다. 구글을 포함하여 세계 다수의 그룹에서 그동안 개념적으로만 발표를 했던 콘택트렌즈형 센서를 실물로 제작하게 된 것은 큰 기술의 진보로 평가 되고 있다. 콘택트렌즈형 당뇨센서의 실제 작동을 위해서는, 눈물 속 미량의 글루코스를 검출해 낼 수 있는 높은 감도와 눈물 속 여러 가지로 혼재 된 표지자 중 글루코스만 선별적으로 검출할 수 있는 높은 선택도*가 보장된 센서가 필수적이다. 또한, 인체 정보를 갖고 있는 Basal tear**를 눈에 자극 없이 안정적으로 포집할 수 있는 기술, 센서 운용 및 측정 데이터의 외부 통신을 위한 집적 회로 설계/제작 기술, 그리고 전원 공급을 위한 박막 2차전지 기술이 동반 되어야 한다. * 선택도 (selectivity): 눈물 속에는 당뇨병의 척도가 되는 글루코스 뿐 아니라 ascorbic acid나 uric acid와 같은 다른 표지자도 같이 존재하게 된다. 이러한 다른 표지자와 섞여있는 글루코스만을 골라서 측정을 해야 정확한 당뇨병 진단으로서 실질적 가치가 있게 된다. ** Basal tear: 눈물에는 항상 안구를 감싸면서 보호하는 basal tear와, 물리적/감정적 자극에 의해 많은 양이 ‘분출되는 눈물’이 있다. 우리 몸 상태의 정보를 갖고 있는 눈물은 basal tear이며 다른 자극에 의해 basal tear 이외의 눈물 생성으로 질병 표지자의 농도 변화를 제어할 수 있어야 눈물에 의한 정확한 진단이 가능 하다. 본 기기의 기술적 특징은 다음과 같다. ■ 인체내 또는 피부 내층에 이식/삽입하지 않고, 사용자의 접근성과 편의성을 고려하여 당뇨병을 지속적으로 체크 할 수 있는, 비침습형 자가구동 인체친화/호환형 모니터링 플랫폼. ■ 기존의 혈액을 이용하는 방식의 한계를 극복하기 위해, 눈물 내의 표지자를 이용한 모니터링 방식으로, 콘택트렌즈 상에 초소형, 초고감도 센서 플랫폼을 구현하여 질병 등의 건강 상태를 모니터링. ■ 인체의 정보를 갖는 눈물은 항상 안구를 코팅하고 있는 basal tear로서 이의 안정적 포집을 위해 콘택트렌즈상에 미세 배관 구조를 도입하여 약 7 μL의 눈물을 15초내에 포집이 가능. ■ 센서의 감도는 현재 110 μA/mM？cm2이상을 달성했으며, 글루코스의 센싱은 다른 눈물내 표지자와 완전히 다른 전압에서 이루어지므로 높은 선택도가 확보 됨. ■ 초소형 플렉서블 박막 2차전지를 렌즈상에 적합화 하여, 센서의 자가 구동과 지속적인 모니터링을 가능하게 하며, 초소형 집적 모듈에 전력을 공급하여 센싱 신호의 외부 통신이 가능하게 함. ■ 2차전지의 용량은 현재 25 μAh/cm2？μm가 확보된 상태이며, 전지의 두께의 조정을 통해 최적화된 작동 조건 도출. ■ 센서 운용 및 외부 통신 모듈은 최종적으로 1 x 1 mm의 칩으로 제작될 예정이며, 현재 4 x 4 mm의 테스트용 칩 제작을 마침. ■ 개발된 플랫폼은 투명 소재/소자와의 융합으로, 궁극의 휴대용 디스플레이로서의 확장이 가능하며, 컨텐츠의 장착이 가능한 형태로 진화 가능함. KIST의 차세대반도체연구소를 기반으로 하는 해당 연구팀은, 센서, 재료, 시스템 등 다양한 분야의 전문가들이 참여한 BT/NT/ET/IT 융합 연구팀으로 2011년부터 스마트 콘택트렌즈 개발을 위한 기술을 기획/연구해 오고 있다. 연구팀은 현재, 구현된 각 요소 기술에 대한 시제품들이 결합된 전체 플랫폼 구성과 전체적 성능향상에 대해 연구를 계속하고 있다. 약 2년 후 결합된 플랫폼 시제품이 도출되게 되면 상용화를 목표로 식약처 인증 절차를 진행 할 예정이다. KIST 송용원 박사는 “이번 연구결과는 스마트 콘택트렌즈의 현실화에 대한 가능성을 보여주어, 우리나라의 관련 분야 세계 기술 선도 및 신시장 창출이 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다. 또한 “개발된 콘택트렌즈는 다양한 질병진단과 신약개발 등을 위한 플랫폼으로 진화할 예정이며, 정보통신 기술 연계로 응용 분야를 확장 할 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 미래창조과학부(장관 최양희)에서 지원하는 ‘바이오의료기술개발사업’의 일환으로 수행되었으며, 제작된 시제품은 7월 13일(수)부터 3일간 일산 KINTEX에서 열리는 <2016 NANO KOREA>에 전시될 예정이다. * 전시제목: 당뇨병 진단을 위한 KIST 스마트 렌즈. ○ 참여 연구진 ■ Dr. 송용원, 책임연구원, 광전소재연구단, KIST ■ Dr. 최지원, 책임연구원, 전자재료연구단, KIST ■ Dr. 김진석, 책임연구원, 바이오닉스연구단, KIST ■ Dr, 이현정, 선임연구원, 스핀융합연구단, KIST ■ Dr. 이지연, 선임연구원, 화학키노믹스연구센터, KIST ■ Dr. 박재현, 선임연구원, 광전소재연구단, KIST ■ Prof. 강자헌, 안과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 정인경, 내과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 김영균, 안과교수, 강동경희대학교병원 ■ Prof. 김병섭, 전기전자공학과, 포항공과대학교 ■ * 특허 정보 [KIST K06845] ‘비침습형 건강지표 모니터링 시스템 및 이용 방법’, 국내 등록번호 10-1535075 (2015년 7월 2일 등록). <그림자료> <그림1> 나노코리아 전시 포스터 <그림2> 나노코리아 전시 사진

KIST, 세계 최초로 그래핀 활용한 미세패턴 금속박막 제조공정 기술 개발 - 그래핀을 박리층으로 이용하여 손상 없는 미세 패턴 전주도금 박리 성공 - 친환경/저비용 금속박막 제조 공정기술 개발 및 차세대 유연회로기판 제조 공정기술로 활용 기대 최근 한국과학기술연구소(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경)복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 이상현 박사팀(노호균, 박미나 연구원)이 그래핀과 전기화학적 도금방법(전주도금)을 사용하여 이동이 쉬운(프리스탠딩) 금속 박막 제조 공정기술을 개발하였다고 밝혔다. 최근 각광받고 있는 탄소기반 신소재인 그래핀은 원자 한 층 두께인 약 2.3 옴스트롱의 두께와 높은 전기 전도도를 가지고 있다. 또한 화학적으로 매우 안정하여 원자간 결합이 이루어지지 않아 접착력이 매우 낮으며, 인체와 환경에 무해하기 때문에 전주도금 박리제로써 최적의 조건을 만족하고 있다. 이러한 그래핀을 몰드의 표면에 코팅한 후 그 그래핀 상에 전주도금을 진행하고 박리함으로써 친환경적이고, 저비용으로 미세패턴 금속박막 제조에 성공하였다. 전주도금은 전기도금을 이용하여 원하는 형상의 소재를 정확하게 복제하는 기술로서 조형물을 원형으로부터 벗겨내기 위해서는 원형 표면에 낮은 접착력과 얇은 두께, 높은 전기전도도를 가진 박리제가 필수적으로 코팅되어야 한다. 하지만 기존의 박리제는 높은 접착력과 30마이크로미터 이상의 두께 때문에 미세 패턴의 제작이 어렵고, 1회 사용 시 다시 코팅하여야 하며, 매우 유독하여 작업자의 건강과 환경에 심각한 문제를 야기하는 등의 단점을 가지고 있었다. <그림자료> <그림1> 새로운 공정기술로 만들어낸 그래핀이 코팅된 몰드는 박리 후에도 그래핀이 몰드에 완벽하게 남아있어 반 영구적인 사용이 가능하며, 수 마이크로 크기의 패턴도 완벽하게 구현해냈다. 또한 연구진은 본 기술을 활용하여 LED용 유연회로기판을 만들어 정상 작동하는 것을 확인하였고, 이를 통하여 유연한 특성을 가진 전자소자 부품으로 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다. 본 연구결과는 나노분야 권위 있는 국제학술지인 “Nanoscale”(IF : 7.76)에 6월23일(목) 온라인 게재되었으며, 7월호(7월 7일자) 표지논문(Back Cover Article)으로 게재된다. KIST 양자응용복합소재센터의 이상현 박사는 “부가가치가 높은 매우 얇은 금속판 또는 미세한 패턴을 가진 금속을 만들기 위해서는 고비용이 소요되는데, 이번 성과를 활용하여 공정시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것”이며 “전지용 전극소재 뿐만 아니라 미래의 전자소자용 부품 제조를 위한 원천기술로 다양한 분야에 접목이 가능할 것”이라고 말했다. <그림 2> KIST 이상현 박사팀은 기존의 전주도금 박리제로 사용되어진 이산화 셀레늄이나 중크롬산 계열 등의 매우 유독한 물질 대신 그래핀을 이용하여 전주도금 제품의 박리를 성공하였다. 그래핀은 화학적으로 매우 안정하여 도금제품과의 화학적 결합이 되지 않기 때문에 매우 낮은 접착력을 보여주고, 그로 인하여 약한 기계적 힘을 이용하여 박리가 가능한 것을 그림 1을 통해 알 수 있다. <그림 3> 박리 후 그래핀이 몰드에 남아있는지, 제품의 표면으로 이동했는지를 확인한 결과이다. 전주도금 제품을 박리한 후에도 그래핀은 몰드에 완벽하게 남아있는 것을 Raman mapping을 이용하여 확인하였고, 몰드와 그래핀 간의 접착력과 그래핀과 전주도금 제품과의 접착력 측정을 통해, 그래핀과 전주도금 막의 상대적으로 약한 접착력을 통해 원활한 금속박막 제조가 가능함을 보여주고 있다. 미세 패턴을 가진 금속박막의 경우, 견딜 수 있는 스트레스가 매우 작기 때문에 만약 접착력이 높다면 박리시 미세 패턴이 찢어지는 등의 손상이 발생하게 된다. 이처럼 매우 낮은 접착력은 미세패턴 박리시 매우 중요한 조건 중에 하나이고, 그래핀은 이러한 조건을 매우 완벽하게 충족한다. <그림4> 해당 그림은 그래핀을 이용하여 박리한 금속회로를 함유한 유연기판에 LED를 마운팅하여 구동하였다. 평평한 경우에는 물론이거니와 곡률반경 0.45cm까지 밴딩을 진행하여도 아무 이상 없이 발광하는 것을 확인할 수 있다. 또한 신뢰도를 확인하기 위하여 밴딩테스트를 15,000회까지 진행하여도 저항의 변화가 거의 없는 것을 볼 수 있다.

KIST, 세계 최초로 그래핀 활용한 미세패턴 금속박막 제조공정 기술 개발 - 그래핀을 박리층으로 이용하여 손상 없는 미세 패턴 전주도금 박리 성공 - 친환경/저비용 금속박막 제조 공정기술 개발 및 차세대 유연회로기판 제조 공정기술로 활용 기대 최근 한국과학기술연구소(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경)복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 이상현 박사팀(노호균, 박미나 연구원)이 그래핀과 전기화학적 도금방법(전주도금)을 사용하여 이동이 쉬운(프리스탠딩) 금속 박막 제조 공정기술을 개발하였다고 밝혔다. 최근 각광받고 있는 탄소기반 신소재인 그래핀은 원자 한 층 두께인 약 2.3 옴스트롱의 두께와 높은 전기 전도도를 가지고 있다. 또한 화학적으로 매우 안정하여 원자간 결합이 이루어지지 않아 접착력이 매우 낮으며, 인체와 환경에 무해하기 때문에 전주도금 박리제로써 최적의 조건을 만족하고 있다. 이러한 그래핀을 몰드의 표면에 코팅한 후 그 그래핀 상에 전주도금을 진행하고 박리함으로써 친환경적이고, 저비용으로 미세패턴 금속박막 제조에 성공하였다. 전주도금은 전기도금을 이용하여 원하는 형상의 소재를 정확하게 복제하는 기술로서 조형물을 원형으로부터 벗겨내기 위해서는 원형 표면에 낮은 접착력과 얇은 두께, 높은 전기전도도를 가진 박리제가 필수적으로 코팅되어야 한다. 하지만 기존의 박리제는 높은 접착력과 30마이크로미터 이상의 두께 때문에 미세 패턴의 제작이 어렵고, 1회 사용 시 다시 코팅하여야 하며, 매우 유독하여 작업자의 건강과 환경에 심각한 문제를 야기하는 등의 단점을 가지고 있었다. <그림자료> <그림1> 새로운 공정기술로 만들어낸 그래핀이 코팅된 몰드는 박리 후에도 그래핀이 몰드에 완벽하게 남아있어 반 영구적인 사용이 가능하며, 수 마이크로 크기의 패턴도 완벽하게 구현해냈다. 또한 연구진은 본 기술을 활용하여 LED용 유연회로기판을 만들어 정상 작동하는 것을 확인하였고, 이를 통하여 유연한 특성을 가진 전자소자 부품으로 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다. 본 연구결과는 나노분야 권위 있는 국제학술지인 “Nanoscale”(IF : 7.76)에 6월23일(목) 온라인 게재되었으며, 7월호(7월 7일자) 표지논문(Back Cover Article)으로 게재된다. KIST 양자응용복합소재센터의 이상현 박사는 “부가가치가 높은 매우 얇은 금속판 또는 미세한 패턴을 가진 금속을 만들기 위해서는 고비용이 소요되는데, 이번 성과를 활용하여 공정시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것”이며 “전지용 전극소재 뿐만 아니라 미래의 전자소자용 부품 제조를 위한 원천기술로 다양한 분야에 접목이 가능할 것”이라고 말했다. <그림 2> KIST 이상현 박사팀은 기존의 전주도금 박리제로 사용되어진 이산화 셀레늄이나 중크롬산 계열 등의 매우 유독한 물질 대신 그래핀을 이용하여 전주도금 제품의 박리를 성공하였다. 그래핀은 화학적으로 매우 안정하여 도금제품과의 화학적 결합이 되지 않기 때문에 매우 낮은 접착력을 보여주고, 그로 인하여 약한 기계적 힘을 이용하여 박리가 가능한 것을 그림 1을 통해 알 수 있다. <그림 3> 박리 후 그래핀이 몰드에 남아있는지, 제품의 표면으로 이동했는지를 확인한 결과이다. 전주도금 제품을 박리한 후에도 그래핀은 몰드에 완벽하게 남아있는 것을 Raman mapping을 이용하여 확인하였고, 몰드와 그래핀 간의 접착력과 그래핀과 전주도금 제품과의 접착력 측정을 통해, 그래핀과 전주도금 막의 상대적으로 약한 접착력을 통해 원활한 금속박막 제조가 가능함을 보여주고 있다. 미세 패턴을 가진 금속박막의 경우, 견딜 수 있는 스트레스가 매우 작기 때문에 만약 접착력이 높다면 박리시 미세 패턴이 찢어지는 등의 손상이 발생하게 된다. 이처럼 매우 낮은 접착력은 미세패턴 박리시 매우 중요한 조건 중에 하나이고, 그래핀은 이러한 조건을 매우 완벽하게 충족한다. <그림4> 해당 그림은 그래핀을 이용하여 박리한 금속회로를 함유한 유연기판에 LED를 마운팅하여 구동하였다. 평평한 경우에는 물론이거니와 곡률반경 0.45cm까지 밴딩을 진행하여도 아무 이상 없이 발광하는 것을 확인할 수 있다. 또한 신뢰도를 확인하기 위하여 밴딩테스트를 15,000회까지 진행하여도 저항의 변화가 거의 없는 것을 볼 수 있다.

KIST, 세계 최초로 그래핀 활용한 미세패턴 금속박막 제조공정 기술 개발 - 그래핀을 박리층으로 이용하여 손상 없는 미세 패턴 전주도금 박리 성공 - 친환경/저비용 금속박막 제조 공정기술 개발 및 차세대 유연회로기판 제조 공정기술로 활용 기대 최근 한국과학기술연구소(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경)복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 이상현 박사팀(노호균, 박미나 연구원)이 그래핀과 전기화학적 도금방법(전주도금)을 사용하여 이동이 쉬운(프리스탠딩) 금속 박막 제조 공정기술을 개발하였다고 밝혔다. 최근 각광받고 있는 탄소기반 신소재인 그래핀은 원자 한 층 두께인 약 2.3 옴스트롱의 두께와 높은 전기 전도도를 가지고 있다. 또한 화학적으로 매우 안정하여 원자간 결합이 이루어지지 않아 접착력이 매우 낮으며, 인체와 환경에 무해하기 때문에 전주도금 박리제로써 최적의 조건을 만족하고 있다. 이러한 그래핀을 몰드의 표면에 코팅한 후 그 그래핀 상에 전주도금을 진행하고 박리함으로써 친환경적이고, 저비용으로 미세패턴 금속박막 제조에 성공하였다. 전주도금은 전기도금을 이용하여 원하는 형상의 소재를 정확하게 복제하는 기술로서 조형물을 원형으로부터 벗겨내기 위해서는 원형 표면에 낮은 접착력과 얇은 두께, 높은 전기전도도를 가진 박리제가 필수적으로 코팅되어야 한다. 하지만 기존의 박리제는 높은 접착력과 30마이크로미터 이상의 두께 때문에 미세 패턴의 제작이 어렵고, 1회 사용 시 다시 코팅하여야 하며, 매우 유독하여 작업자의 건강과 환경에 심각한 문제를 야기하는 등의 단점을 가지고 있었다. <그림자료> <그림1> 새로운 공정기술로 만들어낸 그래핀이 코팅된 몰드는 박리 후에도 그래핀이 몰드에 완벽하게 남아있어 반 영구적인 사용이 가능하며, 수 마이크로 크기의 패턴도 완벽하게 구현해냈다. 또한 연구진은 본 기술을 활용하여 LED용 유연회로기판을 만들어 정상 작동하는 것을 확인하였고, 이를 통하여 유연한 특성을 가진 전자소자 부품으로 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다. 본 연구결과는 나노분야 권위 있는 국제학술지인 “Nanoscale”(IF : 7.76)에 6월23일(목) 온라인 게재되었으며, 7월호(7월 7일자) 표지논문(Back Cover Article)으로 게재된다. KIST 양자응용복합소재센터의 이상현 박사는 “부가가치가 높은 매우 얇은 금속판 또는 미세한 패턴을 가진 금속을 만들기 위해서는 고비용이 소요되는데, 이번 성과를 활용하여 공정시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것”이며 “전지용 전극소재 뿐만 아니라 미래의 전자소자용 부품 제조를 위한 원천기술로 다양한 분야에 접목이 가능할 것”이라고 말했다. <그림 2> KIST 이상현 박사팀은 기존의 전주도금 박리제로 사용되어진 이산화 셀레늄이나 중크롬산 계열 등의 매우 유독한 물질 대신 그래핀을 이용하여 전주도금 제품의 박리를 성공하였다. 그래핀은 화학적으로 매우 안정하여 도금제품과의 화학적 결합이 되지 않기 때문에 매우 낮은 접착력을 보여주고, 그로 인하여 약한 기계적 힘을 이용하여 박리가 가능한 것을 그림 1을 통해 알 수 있다. <그림 3> 박리 후 그래핀이 몰드에 남아있는지, 제품의 표면으로 이동했는지를 확인한 결과이다. 전주도금 제품을 박리한 후에도 그래핀은 몰드에 완벽하게 남아있는 것을 Raman mapping을 이용하여 확인하였고, 몰드와 그래핀 간의 접착력과 그래핀과 전주도금 제품과의 접착력 측정을 통해, 그래핀과 전주도금 막의 상대적으로 약한 접착력을 통해 원활한 금속박막 제조가 가능함을 보여주고 있다. 미세 패턴을 가진 금속박막의 경우, 견딜 수 있는 스트레스가 매우 작기 때문에 만약 접착력이 높다면 박리시 미세 패턴이 찢어지는 등의 손상이 발생하게 된다. 이처럼 매우 낮은 접착력은 미세패턴 박리시 매우 중요한 조건 중에 하나이고, 그래핀은 이러한 조건을 매우 완벽하게 충족한다. <그림4> 해당 그림은 그래핀을 이용하여 박리한 금속회로를 함유한 유연기판에 LED를 마운팅하여 구동하였다. 평평한 경우에는 물론이거니와 곡률반경 0.45cm까지 밴딩을 진행하여도 아무 이상 없이 발광하는 것을 확인할 수 있다. 또한 신뢰도를 확인하기 위하여 밴딩테스트를 15,000회까지 진행하여도 저항의 변화가 거의 없는 것을 볼 수 있다.

KIST, 세계 최초로 그래핀 활용한 미세패턴 금속박막 제조공정 기술 개발 - 그래핀을 박리층으로 이용하여 손상 없는 미세 패턴 전주도금 박리 성공 - 친환경/저비용 금속박막 제조 공정기술 개발 및 차세대 유연회로기판 제조 공정기술로 활용 기대 최근 한국과학기술연구소(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경)복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 이상현 박사팀(노호균, 박미나 연구원)이 그래핀과 전기화학적 도금방법(전주도금)을 사용하여 이동이 쉬운(프리스탠딩) 금속 박막 제조 공정기술을 개발하였다고 밝혔다. 최근 각광받고 있는 탄소기반 신소재인 그래핀은 원자 한 층 두께인 약 2.3 옴스트롱의 두께와 높은 전기 전도도를 가지고 있다. 또한 화학적으로 매우 안정하여 원자간 결합이 이루어지지 않아 접착력이 매우 낮으며, 인체와 환경에 무해하기 때문에 전주도금 박리제로써 최적의 조건을 만족하고 있다. 이러한 그래핀을 몰드의 표면에 코팅한 후 그 그래핀 상에 전주도금을 진행하고 박리함으로써 친환경적이고, 저비용으로 미세패턴 금속박막 제조에 성공하였다. 전주도금은 전기도금을 이용하여 원하는 형상의 소재를 정확하게 복제하는 기술로서 조형물을 원형으로부터 벗겨내기 위해서는 원형 표면에 낮은 접착력과 얇은 두께, 높은 전기전도도를 가진 박리제가 필수적으로 코팅되어야 한다. 하지만 기존의 박리제는 높은 접착력과 30마이크로미터 이상의 두께 때문에 미세 패턴의 제작이 어렵고, 1회 사용 시 다시 코팅하여야 하며, 매우 유독하여 작업자의 건강과 환경에 심각한 문제를 야기하는 등의 단점을 가지고 있었다. <그림자료> <그림1> 새로운 공정기술로 만들어낸 그래핀이 코팅된 몰드는 박리 후에도 그래핀이 몰드에 완벽하게 남아있어 반 영구적인 사용이 가능하며, 수 마이크로 크기의 패턴도 완벽하게 구현해냈다. 또한 연구진은 본 기술을 활용하여 LED용 유연회로기판을 만들어 정상 작동하는 것을 확인하였고, 이를 통하여 유연한 특성을 가진 전자소자 부품으로 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다. 본 연구결과는 나노분야 권위 있는 국제학술지인 “Nanoscale”(IF : 7.76)에 6월23일(목) 온라인 게재되었으며, 7월호(7월 7일자) 표지논문(Back Cover Article)으로 게재된다. KIST 양자응용복합소재센터의 이상현 박사는 “부가가치가 높은 매우 얇은 금속판 또는 미세한 패턴을 가진 금속을 만들기 위해서는 고비용이 소요되는데, 이번 성과를 활용하여 공정시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것”이며 “전지용 전극소재 뿐만 아니라 미래의 전자소자용 부품 제조를 위한 원천기술로 다양한 분야에 접목이 가능할 것”이라고 말했다. <그림 2> KIST 이상현 박사팀은 기존의 전주도금 박리제로 사용되어진 이산화 셀레늄이나 중크롬산 계열 등의 매우 유독한 물질 대신 그래핀을 이용하여 전주도금 제품의 박리를 성공하였다. 그래핀은 화학적으로 매우 안정하여 도금제품과의 화학적 결합이 되지 않기 때문에 매우 낮은 접착력을 보여주고, 그로 인하여 약한 기계적 힘을 이용하여 박리가 가능한 것을 그림 1을 통해 알 수 있다. <그림 3> 박리 후 그래핀이 몰드에 남아있는지, 제품의 표면으로 이동했는지를 확인한 결과이다. 전주도금 제품을 박리한 후에도 그래핀은 몰드에 완벽하게 남아있는 것을 Raman mapping을 이용하여 확인하였고, 몰드와 그래핀 간의 접착력과 그래핀과 전주도금 제품과의 접착력 측정을 통해, 그래핀과 전주도금 막의 상대적으로 약한 접착력을 통해 원활한 금속박막 제조가 가능함을 보여주고 있다. 미세 패턴을 가진 금속박막의 경우, 견딜 수 있는 스트레스가 매우 작기 때문에 만약 접착력이 높다면 박리시 미세 패턴이 찢어지는 등의 손상이 발생하게 된다. 이처럼 매우 낮은 접착력은 미세패턴 박리시 매우 중요한 조건 중에 하나이고, 그래핀은 이러한 조건을 매우 완벽하게 충족한다. <그림4> 해당 그림은 그래핀을 이용하여 박리한 금속회로를 함유한 유연기판에 LED를 마운팅하여 구동하였다. 평평한 경우에는 물론이거니와 곡률반경 0.45cm까지 밴딩을 진행하여도 아무 이상 없이 발광하는 것을 확인할 수 있다. 또한 신뢰도를 확인하기 위하여 밴딩테스트를 15,000회까지 진행하여도 저항의 변화가 거의 없는 것을 볼 수 있다.