주요 연구성과
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3D 나노-마이크로 하이브리드 패터닝 기술 개발
- 이재종(한국기계연구원)
성과개요
| 연구기관/연구책임자 | 한국기계연구원/이재종 |
|---|---|
| 과제명 | 3D 나노기반 하이브리드 구조체 제작 플랫폼 및 나노IVD 시스템 통합 기술 개발 |
| 성과개요 | 롤 기반 나노임프린트 리소그래피 시스템 개발 |
| 용액전사기반 나노임프린트 공정을 이용한 2차원/3차원 나노-마이크로 하이브리드 패턴 제작 기술 개발 | |
| 나노구조체 25nm gap, 80nm(W), 1.1um(L) @ Micropillar (8umx 3um) |
성과내용
주요내용
- - 롤 기반의 나노임프린트 리소그래피 시스템 및 공정 기술 개발
- 용액전사 기반 공정을 통한 무잔류층(Zero-residual layer) 나노 패터닝 기술 확보
- 다층 나노임프린트 공정을 이용한 나노메쉬(Nano-mesh) 구조체 제작기술 개발
- 고 종횡비 (High aspect ratio; HAR) 나노패턴 제작기술 개발
- - 무잔류층 나노임프린트 리소그래피 공정 기술 개발을 통해 기존의 나노임프린트 기술의 한계를 극복함
혁신성
기존 지식/기술 대비 성과의 차별성 :- - EPFL, Obducat, AMO 등과 같이 나노임프린트를 포함한 직접 나노리소그래피 기술을 이용하여 제작 가능한 종횡비는 약 2~3 수준이며, 잔류층 두께 역시 나노패턴 높이의 30%에 달하고 있음
우수성
세계최고 수준의 성과와 비교 :주요 기능/사양
| 주요기능/사양 | 내용 |
|---|---|
| Patterning width | 마이크로 구조체: 10um (H) x 8um x 3 um (Area)
마이크로 구조체 위에 구현된 나노패턴 크기: 25nm gap, 80nm(W), 1.1um(L) |
| Substrate | Glass, Quartz, PET, PC 등, 최대 크기 6인치 |
기대효과 및 향후계획
| 학술적/기술적 기대효과 | 바이오물질의 포집, 농축, 정제 등 전처리 공정의 효율적 수행이 가능한 나노필터 멤브레인 제작이 가능할 뿐 아니라 고감도 센싱을 위한 플랫폼 제작이 가능하므로, H-Guard 시스템을 비롯한 다양한 관련 분야에 활용이 가능할 것으로 기대됨 |
|---|---|
| 경제적 기대효과 | 나노임프린트 리소그래피 기술을 활용한 기능성 나노패턴의 제작을 통해 대량생산 공정이 가능할 것으로 기대되며, 또한 바이오물질의 전처리 시간을 획기적으로 단축함으로써 관련 분야의 효율화가 기대됨 |
| 기타 기대효과 | 시료 별도의 전처리를 최소화 하며 진단키트 활용에 편의성 제공 |
| 향후 계획 | 나노임프린트 기술을 이용한 시스템 및 공정의 지속적인 성능 개선을 비롯하여 대량 생산이 가능한 기술 개발을 통해, 다양한 바이오물질에 대한 전처리 및 H-Guard 시스템을 위한 활용에 대해 지속적으로 연구개발을 진행할 계획임 |
성과근거자료
주요연구실적
- SCI 국외 학술지 게재 (6편) : Microelectron. Eng. 127, 72-76, 2014 / Biosensors & bioelectronics 71, 115-120, 2015 / Microelectron. Eng. 159, 102-107, 2016 / J. Applied Physics 121, 044909, 2017 / J. Nanosci. Nanotechnol. 17, 1-7, 2017 / Adv. Mater. Interfaces 5(8), 1701593, 2018
- 특허출원(13건) : 10-2014-0066683, 10-2015-0127458, 10-2015-0018360, 10-2015-0018422, 10-2015-0127458, 10-2016-0026978, 10-2016-0052756, 10-2016-0177102, PCT/KR2017/015319, 10-2017-0031927, 10-2018-0004827, 10-2019-0037795, 10-2019-0154224
- 특허등록(9건) : 10-1486205, 10-1566806, 10-1593457, 10-1634669, 10-1721497, 10-1792796, 10-1930074, 10-1930075, 9,527,235(미국)
- 기술이전(2건) : 에이슨(주), 2016. 9. 1., 66,000,000원, ㈜아이테드, 2018.10.1. 정액기술료 1.1억원, 경상기술료 매출 15%
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Localized Spatial 리소그래피 시스템 및 공정 기술
- 이재종(한국기계연구원)
성과개요
| 연구기관/연구책임자 | 한국기계연구원/이재종 |
|---|---|
| 과제명 | 3D 나노기반 하이브리드 구조체 제작 플랫폼 및 나노IVD 시스템 통합 기술 개발 |
| 성과개요 | Localized Spatial 리소그래피 시스템 및 공정 기술 개발 |
| 마이크로 채널 내 2D 및 3D 구조체 제작 기술 개발 |
성과내용
주요내용
- - Localized Spatial 리소그래피를 위한 시스템 및 공정 기술 개발
- - 마이크로 채널 내 2D 및 3D 구조체 제작 기술 개발을 통한 기능화 실현
- 능동적 수차보상(Aberration compensation)을 통한 빔 형상 제어 기술, 개구수(Numerical aperture; NA) 가변 기술 및 초점위치오차(Defocus error) 측정 및 포커싱 제어 기술 등 다양한 광학적/기계적 기술의 동시 적용
혁신성
기존 지식/기술 대비 성과의 차별성 :- 독일 Nanoscribe社가 레이저 기반의 3차원 나노구조체 제작 시스템을 제작하고 있으며 최소 분해능 200 nm를 구현하고 있으나, 고가의 레이저 광원 및 레지스트 이머젼 (Resist Immersion) 방식을 사용하고 있음. 본 성과는 드라이(Dry) 방식을 사용함으로써 공정의 효율을 높힘과 동시에 저가의 레이저 광원을 이용하여 H-Guard 시스템을 위한 기능성 채널 제작에 최적화된 고부가가치 시스템 상용화를 목표로 함.
우수성
세계최고 수준의 성과와 비교 :주요 기능/사양
| 주요기능/사양 | 내용 |
|---|---|
| 광학적 사양 | Wavelength : 405 nm Source Power : 150 mW NA : 0.15∼0.9 |
| 기계적 사양 | Stroke : 20 0mm x 200 mm Speed(max.) : 50 mm/s |
기대효과 및 향후계획
| 학술적/기술적 기대효과 | 3D 나노-마이크로 하이브리드 구조체를 활용하여 바이오물질의 포집에서부터 센싱까지 이르는 다양한 H-Guard 시스템 기반 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대됨 |
|---|---|
| 경제적 기대효과 | 종래의 2D 기반의 리소그래피 기술에서 벗어나 다품종 소량생산에 적합한 새로운 시장 창출이 가능할 것으로 기대함 |
| 기타 기대효과 | 본 연구개발을 통하여 축적된 다양한 요소기술은 광학적 방식의 제조 공정을 위한 상용화 기술 개발에 적용되고 있음 |
| 향후 계획 | 능동적 수차 보상을 위해 광학 시뮬레이션 및 측정, 공정실험 등을 통한 시스템 특성 분석 예정. 타 과제와의 협업을 통해 H-Guard 시스템에 적용 가능한 구조체 형상에 대한 설계 및 제작 공정 기술 개발. |
성과근거자료
주요연구실적
- SCI 국외 학술지 게재 (4편) : Journal of Nanoscience and Nanotechnology 16, 11538-11541, 2016 / Applied Physics Letters 111, 143903, 2017 / Carbon 137, 136-145, 2018 / Appl. Phys. Lett. 113, 243901, 2018
- 특허출원(7건) : 10-2015-0141296, 10-2015-0014868, 10-2016-0095907, 10-2016-0182673, 10-2018-0047207, 10-2018-0161886, 10-2019-0065269
- 특허등록(3건) : 10-1658985, 10-1688457, 10-1867316
- 기술이전(1건) : ㈜위키옵틱스, 초소형 레이저 조사 및 측정 장치 기술, 2019. 7. 11., 정액기술료 8,800,000원, 경상기술료 매출액의 8%
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베트남 발생 아프리카돼지열병 최초 진단 및 보고
- 정대균(한국생명공학연구원)
성과개요
| 연구기관/연구책임자 | 한국생명공학연구원/정대균 |
|---|---|
| 과제명 | 신·변종 감염성 병원체 분자진단을 위한 유용마커개발 |
| 성과개요 | 국가 재난형 바이오 유해물질을 신속하게 유입초기단계부터 현장 검출 및 모니터링하여 확산을 방지를 위하여, 본 과제에서는 국내외 유입가능성이 높은 신·변종 바이러스의 감시연구를 통하여 최근 베트남에서 발생한 아프리카돼지열병바이러스를 최초로 검출 및 분석을 하였고, 연구팀이 개발한 순수 국내 진단기술을 이용하여 신속하고 정확히 진단할 수 있음. |
| 2019년 2월 베트남 북부지방에서 발생한 아프리카돼지열병(African Swine Fever, ASF)을 최초로 발견하여 바이러스를 진단하고 유전자 분석한 결과가 감염병 분야에서 저명한 국제 학술지인 “Emerging Infectious Disease(EID)”에 논문으로 2019년 7월호에 게재됨. |
▲ 그림1. 베트남 아프리카돼지열병 바이러스 분석 계통도. 2019년 2월 베트남 북부지방(왼쪽 상단 빨간 원형 표시)의 아프리카돼지열병 의심 돈에서 분리한 바이러스가 중국에서 유행하고 있는 것과 같은 유전자 타입 2형임을 바이러스 진화 계통도 분석을 통해 분석
▲ 그림 2. 아프리카 돼지열병 의심돼지에서 샘플 채취
성과내용
주요내용
- - 2019년 1월과 2월에 베트남 하노이 북부지방 5개 지역(흥옌, 타이빈 포함)에서 아프리카돼지열병 의심돈의 시료를 분석한 결과 모두 양성으로 판명이 났으며, 유전자 분석을 통하여 중국에서 유래한 분리주와 거의 100%에 가까운 염기 서열 상동성을 보이는 결과로 지난해 8월부터 중국에서 발생하였던 바이러스가 인접국인 베트남까지 전파되었음을 알 수 있음.
- - 기존의 OIE(세계동물보건기구)에서 권고하는 프라이머를 이용한 기술 대비 높은 민감도와 특이도를 보이며, 다양한 바이러스의 아형까지 감별할 수 있는 혁신적인 기술임.
혁신성
기존 지식/기술 대비 성과의 차별성 :- - 현재 개발 중인 아프리카돼지열병 분자진단기술은 세계 수준의 제품과 동등 이상의 성능을 확보하였으며, 바이러스의 유전자형뿐만 아니라 혈청형도 동시에 감별진단이 가능한 진단기술임.
우수성
세계최고 수준의 성과와 비교 :주요 기능/사양
| 주요기능/사양 | 내용 |
|---|---|
| 아프리카돼지열병바이러스 분자 진단 기술 | - 다중분석능력 : 바이러스의 p72와 CD2v 유전자 동시 검출 - 민감도 : OIE 권장하는 표준 프리이머의 검출한계 이상의 성능 확보 - 분석 능력 : 아프리카돼지열병바이러스의 유전자형과 혈청형을 동시에 검출가능 - 바이러스 분리, 진단 및 분석 플랫폼 구축 |
기대효과 및 향후계획
| 학술적/기술적 기대효과 | 아프리카돼지열병바이러스의 감시연구를 통한 다양한 바이러스시료의 확보 및 확진을 위한 분자진단 기술로 활용이 기대됨. |
|---|---|
| 경제적 기대효과 | 아프리카돼지열병의 정확한 진단 기술은 중국을 포함 동남아시아 및 유럽 국가에서 수요가 절실한 상황에서 순수한 국내 기술을 이용한 제품의 상용화를 통하여 해외수출의 고부가가치 창출의 효과가 기대됨. |
| 기타 기대효과 | 주변의 감시연구를 통한 다양한 신·변종 바이러스 분자진단용 마커개발을 통하여 신속하게 바이러스 유입의 대비가 가능하며, 선제적으로 예방할 수는 기술개발에 도움이 기대됨. |
| 향후 계획 | 지속적으로 주변 아시아국가 일대에서 아프리카돼지열병이 수백차례씩 발생하고 있으며, 현재까지 효과적인 예방백신이나 치료제가 전무한 상황이기 때문에 본 연구팀은 신속하게 현장에서 진단할 수 있는 기술과 더불어 백신개발을 통하여 바이러스의 국내 유입을 초기에 차단하고 대응하기 위한 연구도 활발히 진행할 계획임. |
성과근거자료
주요연구실적
- SCI 국외 학술지 게재예정 : 미국 질병통제센터(CDC)에서 발간하며, 감염병 분야에서 피인용 지수(Impact factor: 7.422, 2017년, 관련분야 IF 상위 7.3%)가 매우 높은 국제 학술지인 Emerging Infectious Disease(EID) 7월호에 게재됨.
- 국내언론보도( KBS 외 12건 )
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