공기중에떠돌아다니는 유해생물측정기술 5 회기술공감네트워크 IP 인수보증연계출연 ( 연 ) 사업화유망기술설명회 기술내용, 기술이전등에관한사항을소개하고자함 국방과학연구소최기봉
CONTENTS 1) 기술설명 2) 기술동향 3) 활용분야 4) 이전항목 5) 사업전망
1) 기술설명
1. 기술설명 유도형광 (Induced Fluorescence) 을이용하여공기중에 부유하는생물입자존재여부를실시간측정하는방법에관한기술 280nm UV-LED 광원채택, 빔덤핑기술, 미세형광측정기술 채택으로휴대용이가능한소형화설계가능 실시간생물입자감시로생물무기방어, 민간대테러대비및청정관리분야활용기대 - 1 -
1. 기술설명 노즐및유동부 자외선광원부 산란형광검출부 신호처리제어모듈 자외선광학셀 하우징 / 부수장치 - 2 -
1. 기술설명 유도형광원리 구분산란형광 형광신호 산란신호 일반입자 - 생물입자 형광신호측정 산란신호측정 분석입자크기정보생물특성분석 자외선광원 원리 입자흐름 - 3 -
1. 기술설명 생물형광 형광 : 빛에너지를받은물질이에너지를일부손실하고장파장의빛을발생 단백질 NADH Riboflavin ' 세균 68% 포자 74% Trp 4% Tyr 3.5% Trp 4% 0.0001 % Tyr 4% 0.058% 0.01% 580 배 2.5 배 0.004% 독소 100% Trp 1% Tyr 6% - - 화합물여기파장 ( nm ) 형광파장 ( nm ) 형광발생율보유작용제 적용가능광원 Tyrosine 275 303 14% 독소, 세균, 포자 Tryptophan 287 348 13% 독소, 세균, 포자 Xenon, UV-LED Phenylalanine 260 282 2% 독소, 세균, 포자 NADH 340 470 1.9% Riboflavin 375 535 26% 세균 ( 포자 ),( 독소 ) 세균 ( 포자 ),( 독소 ) DL Nd-YAG, Xenon, UV-LED - 4 -
1. 기술설명 기술의구성 _ 주요 6 가지핵심모듈기술 유량도입부 / 토출부 빔덤퍼 빔형성광학계 자외선광학셀 자외선광원 산란형광검출부 - 5 -
1. 기술설명 기술상세설명 _ 자외선빔형성광학계 자외선광원 280/350nm UV-LED 적용 방열고려설계 저전력고려설계 필터 280/350nm 급각각별도선정 / 적용 Bandpass 필터적용 빔형성광학계 렌즈적용 Φ1mm 광원집속 모듈화고려설계 소형 / 경량화고려 자외선광학셀 광학챔버 외부잡광차단 실링고려설계 측정공간최적화설계 소형 / 경량화고려 모듈통합기능고려 반사경 빔덤퍼 광원출력측정 메인빔흡수 검출기경사적용 구면 / 비구면반사경적용 제 2 초점에광신호집광 장탈착용이한구조설계 경량화고려 - 6 -
1. 기술설명 기술상세설명 _ 산란형광검출부 빔스플리터 280/350nm 급각각별도설계 / 적용 Single-Edge Dichroic 적용 정렬렌즈 검출기 저전력 PMT 적용 소형, 경량모델 (H10720P-110) 적용 UV 렌즈적용 PMT 수광면적고려 (Φ 8 mm 이내 ) 노즐및유동부 유량도입부 저전력및유량을고려내부직경설계 장탈착시위치정확도재현성고려한설계 펌프 1 ~ 3 l/min 도입가능한펌프적용 저전력펌프선정 자동유량제어고려 유량토출부 저오염공기역학적 - 7 - 공기방출구조고려
1. 기술설명 _ 기술의특장점 기술의특징 기술의장점 유도형광을이용하여부유생물입자를측정 비배양방식의실시간모니터링 가능 UV-LED 광원, 빔덤핑, 미세형광측정기술로소형화 설계 가격경쟁력, 휴대성향상으로 적용범위확장 생물입자실시간측정의유일한방법 발산각이큰 LED 광원의 효율적집광 미세형광의측정 - 8 -
2) 기술동향
2. 기술동향 _ 기존기술 장비명 CIBADS JBPDS VeroTect C-FLAPS 입자감시기 제조국캐나다미국영국캐나다한국 형상 광원 PW Nd:YAG PW Nd:YAG PW Xenon CW Diode CW Diode 여기파장 (nm) 355 266 280 405 405 신호수집 (%) 50 50 50 이하 50 100 비오염연속농축 보유 보유 보유 보유 보유 측정가능입자수 24,000/ 초 10,000/ 초 20,000/ 초 16,700/ 초 130,000/ 초 흡입유량 (lpm) 350 20 33 350 90 광학계유지보수 필요 필요 필요 불필요 불필요 빔덤퍼 분말코팅형 분말코팅형 분말코팅형 분말코팅형 렌즈집속형 광경로점검 불가능 불가능 불가능 불가능 가능 휴대성 X X X X X - 9 -
2. 기술동향 _ 기존기술 장비명 TAC-BIO I TAC-BIO II TAC-BIO I-Collector Aklus Shield FIDO-B2 AFS+ ASPECT 제조국미국미국미국미국미국미국영국 제조사 ECBC ECBC Research International Chemring SRC FLIR Biral 형상 광원 UV-LED UV-LED UV-LED UV-LED UV-LED CW Diode 여기파장 (nm) 350 280 350 350 326 405 흡입유량 (lpm) 1 1 1 2.4 10 3.8 수집기능 X X X O O O 휴대성 O O O O O O X - 10 -
2. 기술동향 고정및탑재형은다양한방식으로개발완료 국내외기술 동향및수준 미국 ECBC 는 350nm UV-LED 적용휴대용장비개발 (TAC-BIO) 상용휴대용은 405nm DL, 350nm UV-LED 적용 국과연과미국 ECBC 에서 280nm UC-LED 적용개발중 UV-LED 광원의유도형광을이용한생물입자탐지관련특허는 2003 년이후에출원되기시작하여 10 여건등록 국내외지재권현황 국과연관련특허 ( 등록 7건, 심사중 4건 ) 를보유본특허는특허전략지원사업을통하여기존특허회피설계및무효화전략을통해설계된특허로실질적으로성능이보장되는제품화가능설계기술 국내특허등록완료및국제특허출원의뢰중 - 11 -
3) 활용분야
3. 활용분야 군수분야 휴대용실시간생물학작용제감시시스템 민수분야 생물무기대테러분야 공공시설및다중이용시설대태러장비 의료, 검역, 식품산업 실시간부유미생물농도장비 민수분야 활용 분야 가전 실내곰팡이, 세균등미생물오염측정장비 ( 공기청정기, 에어컨 ) 민수분야 - 12 -
4) 이전항목
4. 기술이전 기술이전항목 : 특허기술및실시권 - 휴대가능한생물입자소형실시간검출장치설계기술 * LED 빔조사빔형성광학계기술 * LED 빔소멸빔덤퍼기술 * 산란형광집광반사경설계기술 * 산란형광동시검출빔분리광학계기술 * 입자형광측정시험평가기술 기술이전 기술이전방법 : 특허기술세미나 / 기술자료제공, 기술교육등기술자문 기술의성숙도 (TRL) : 6 단계 - 13 -
5) 사업전망
5. 사업전망 메가트렌드및사회변화 대기오염의심화 미세먼지및초미세먼지의급증 건강한환경에대한요구 병원, 지하철, 학교등다중이용시설에대한실시간미생물모니터링필요성 시장동향 대기오염으로인한기술중요성및수요증대 실시간으로부유유해미생물감시요구는오래전부터있었으나관련기술부재로상용화되지못하다최근에전세계적으로미생물실시간감시기술에대한관심이높아지고있음 응용분야확대 생물학무기대비를위한군용시장에서시작 민간의다중이용시설에대한대테러분야 식품가공, 의료시설등의청정관리분야 에어컨, 공기청정기등생활가전분야로확대 - 14 -
5. 사업전망 기업동향 국가회사명관련동향 미국 한국 영국 미국 미국 미국 - 15 -