기 계 저 널 Vol. 52, No. 8 August 2012 8 8 테마기획 : BioMEMS 연구 동향 커버스토리-테마기획 BioMEMS 연구 동향 인터뷰 한국원자력안전기술원 박윤원 원장 동아리 탐방 포항공과대학교 로봇동아리, 파워온(POWER-ON) 특별회원사 소개 (주)에이치케이밸브 전문가 연재 한국기계공업사
Journal of the Korean Society of Mechanical Engineers 기 계 저 널 2012 8 43 43 ISSN 1226-7287 Vol. 52, No. 8 August CONTENTS 04 이 달의 화보 05 11 인터뷰 14 16 18 20 21 이상민 국회의원(민주통합당) 초청 조찬간담회, 2012 기계의 날 기획위원회 한국원자력안전기술원 박윤원 원장 이창훈 동아리 탐방 포항공과대학교 로봇동아리, 파워온(POWER-ON) 특별회원사 소개 현장을 보며 생각하며 신기술 정보 신제품 직업과 취미 강신호 폐기물을 에너지화하는 미생물 연료 전지 김태권 한국지엠(주) 쉐보레, 2013년형 올란도 학회 사무국 소프트웨어 정보 근골격 모델링 소프트웨어, 특별회원사 동정 AnyBody Modeling System 최재승 현대중공업 신기종 백호로더 500대 수주 등 47 47 24 박준신, 심재윤 (주)에이치케이밸브(대표이사 : 윤일중) 학회 사무국 학회 사무국 ㅣ테마기획ㅣ BioMEMS 연구 동향 53 53 8 월의 주요 일정 11(수) 정기간행물 발간 10(금) 제8차 회장단 간담회 제2차 회장단 부문회장 간담회 17(금) 제8차 이사회 24(금) 2013 회장단 투표용지 접수 마감 31(금) 제4차 선거관리위원회 32 BioMEMS 기술을 이용한 박테리아 바이오필름 연구 37 김정현, 김한신, 정 석, 박희등 BioMEMS 기술을 이용한 바이오 샘플의 정량적 분석방법 41 46 51 55 62 64 66 67 김준원, 김호진 합성생물학 발전을 위한 BioMEMS 기술의 연구 동향 김태성 감염성 질환의 진단을 위한 BioMEMS 연구개발 동향 이진기, 변도영 뇌신경 신호 측정용 MEMS 뉴럴 프로브 조일주, 윤의성 전문가 연재 특허 소식 대한기계학회논문집 A권 등 학회 사무국 행사안내 학회 사무국 학회 소식 기계저널 제52권 제8호, 2012년(통권 382호) 주소 ( 지식재산을 제2의 전공으로, 교수님은 공부 중 등 학회 사무국 논문집 목차 게시판 한국기계공업사 16 김천욱 2012년도 제7차 이사회 개최 완료 등 학회 사무국 발행일 2012년 8월 1일 발행인 유성연 편집인 이창훈 135-703) 서울시 강남구 테헤란로 7길 22, 신관 702호 전 화 (02)501-3646 팩 스 (02)501-3649 Web site http://www.ksme.or.kr e-mail ksme@ksme.or.kr edit@ksme.or.kr member@ksme.or.kr ksmepco@ksme.or.kr 대체계좌 013383-31-000091 은행지로 7519743 편집디자인 인쇄 (주)동국문화[ (02)718-5011]
이 달의 화보 이상민 국회의원(민주통합당) 초청 조찬간담회 이상민 국회의원(민주통합당) 초청 조찬간담회[한국기계기술단체총연합회 주관, 2012. 7. 13.(금), 렉싱턴호텔 내 리틀토쿄] : (우측 위쪽부터 시계방향) 김완두 기계학회 부회장, 심재경 자동차공학회 이사, 유성연 기계학회 회장, 이응숙 정밀공학회 부회장, 임홍재 기계학회 부회장, 양회관 기계학회 사무국장, 최승복 소음진동공학회 부회장, 이상민 의원, 최웅수 윤활학회 회장 2012 기계의 날 기획위원회 2012 기계의 날 기획위원회[2012. 7. 20.(금), 호텔르네상스 클럽호라이즌] : (왼쪽부터 시계방향) 김완두 조직위원장(기계학회 부회 장), 유성연 기계기술단체총연합회 회장(기획위원장), 김승조 항우연 원장, 조영준 생기원 선임본부장, 박영탁 기진회 상근부회장, 최태인 기계연 원장
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e-mail : lonelywing@postech.ac.kr e-mail : jysim@postech.ac.kr 11
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특별회원사 소개 (주)에이치케이밸브 HKVALVE CO. LTD. 학회 사무국 밸브 산업의 선도자 에이치케이밸브 (주)에이치케이밸브는, 1947년 창업 이래 65년 간 오직 국가기간산업의 초석이 되는 밸브 발전에 일익을 담당한다는 자부심 하나로 각고의 노력을 다해 외길만을 걸어왔다. 이러한 노력이 밑거름되어, 세계 최초로 상하수도 및 플랜트용 밸브인 폴리우레 탄 라이닝 버터플라이밸브와 제수밸브를 개발하여 2006년 NEP 인증을 받았으며, 이에 만족하지 않고 밸브의 기술개발에 혼신의 노력을 지속하였다. 특히, (주)에이치케이밸브는 고객이 절실하게 필요로 하는 특수한 용도 및 고품질의 밸브를 개발하는데 주저 하지 않고 도전하여 성공함으로써 국내 밸브 업계의 선도자로서의 자리매김을 하였다. 세계 최초로 폴리우레탄 라이닝 밸브 생산 (주)에이치케이밸브는 밸브의 몸체 내면에 고내부식성 친환경 소재인 폴리우레탄을 일정한 두께로 라이닝(lining)한 폴리우레 탄 라이닝 버터플라이밸브 및 폴리우레탄 라이닝 제수밸브 를 세계 최초로 생산하여, 2006년과 2008년에 각각 NEP 인증을 취득 하였다. 상기 폴리우레탄 라이닝 밸브 는 밸브의 부식을 원천적으로 방지하여 밸브의 수명을 획기적으로 연장하는 친환경 제품이 다. 폴리우레탄 라이닝은, 코팅이나 도포 방식이 아닌 금형을 이용한 주입 방법을 이용하는 것으로서 밸브 전체 품질의 안정성 및 일관성을 확보하기 위한 최고의 방법이다. 세계 최초로 내오존 폴리우레탄 밸브 생산 (주)한국수자원공사와 공동으로 수많은 실험과 현장 검증을 통해 세계 최초로 고도정수처리장 오존수 라인 전 용 밸브인 내오존 폴리우레탄 밸브 를 개발하였다. 상기 밸브는, 기존 밸브 대비 40%의 가격으로 동일한 수명을 보장하여 국내 고도정수처리장에서만 상당 금액을 절감 할 수 있다. 상기 밸브는, 한국수자원공사와 2011년 기술 실시협약을 체결하였고, 공동으로 국내 특허 등록되었으 며 국제특허도 공동으로 출원하였다. 내오존 폴리우레 탄 밸브 는 고도정수처리장 오존수의 높은 부식력에도 부식이 발생하지 않으며, 축하우징 수밀구조 채택으로 축 14 기계저널 내오존 폴리우레탄 버터플라이밸브 내오존 폴리우레탄 제수밸브
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특별회원사 동정 사업으로 2009년 4월 실시계획승인, 2010년 3월 주설비공사 RPS 이행을 통한 정부의 녹색에너지 정책에 적극 부응할 수 계약체결, 2010년 4월 부지정지공사를 시작하였으며, 2012년 있을 것이다. 7월 최초 콘크리트 타설, 2014년 6월 원자로 설치를 거쳐 2018년 4월에 종합 준공을 목표로 추진하고 있다. 원자력발전 개시 30년 만의 쾌거인 UAE 수출노형과 동일 2014년 아시안게임을 운영할 인천광역시는 친환경 경기운 영을 목표로 중부발전의 신재생에너지 개발 노하우와 함께 사업을 진행하였다. 한 노형인 신울진 1,2호기는 원전 핵심기자재인 원전계측제 이번 사업은 지자체와 공기업간의성공적인 공동 협력모델 어시스템(MMIS: Man-Machine Interface System)과 원자로냉 을 제시하고지역기업의 참여 확대로 지역경제 활성화에도 각재펌프(RCP: Reactor Coolant Pump)를 국내기술로 개발하 기여하게 될 것이다. 여 적용하는 최초 완전국산화 원전이며, 일본 후쿠시마 원전 사고 이후 국내외 안전점검결과 도출된 개선사항을 설계단 계부터 모두 반영함으로써 안전성을 크게 증진하였다. 현대자동차 여수엑스포 이태리관 의전차량 제공 한국중부발전 인천 아시안게임 태양광으로 밝힌다 한국중부발전은 지난달 23일 인천광역시와 인천 아시안게 임 경기장 시설물을 활용해 15MW급 태양광 발전소를 설치 하는 양해각서를 체결했다. 이번 협약은 인천광역시 산하기관(지자체, 공사 공단 등) 및 인천 아시안게임 경기장 시설물을 활용하여 태양광발전 을 하는 친환경 신재생에너지 사업이다. 이번 태양광발전소의 설치로 연간 약 1만 8,615MWh의 전 력생산과 8,636톤의 온실가스를 저감하는 효과를 거둘 수 있 다. 또한, 태양광발전으로 연간 약 2만 8,000REC를 확보하여 26 기계저널 현대자동차는 지난달 15일 2012 여수세계박람회 이태리관 에 제네시스 프라다 1대를 의전용 차량으로 제공한다고 밝혔 다. 이번 제네시스 프라다 의전용 차량 지원은 평소 제네시스
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THEME BioMEMS 연구 동향 담당위원 : 윤의성 책임연구원(KIST) THEME 01 BioMEMS 기술을 이용한 박테리아 바이오필름 연구 THEME 02 BioMEMS 기술을 이용한 바이오 샘플의 정량적 분석방법 THEME 03 합성생물학 발전을 위한 BioMEMS 기술의 연구 동향 THEME 04 감염성 질환의 진단을 위한 BioMEMS 연구개발 동향 THEME 05 뇌신경 신호 측정용 MEMS 뉴럴 프로브
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BioMEMS 기술을 이용한 바이오 샘플의 정량적 분석방법 dynamic jet printing)시스템은 기 존 분주시스템들(압전구동, 열구동 등)의 한계였던 수십 마이크론 수 준의 해상도를 넘어서 서브 마이크 론 수준의 고해상도와 함께 고정밀 분주 기술을 선보임으로써 마이크 로어레이 칩의 소형화를 더욱 가속 화시켰다. 또한, 다수의 프린트헤 드를 활용하여 하나의 칩 상에 다 양한 샘플을 분주할 수 있음을 보 였다(그림 3(c), JU Park 등, Nat. Materials, 2007, 6:782-789; E Sutanto 등, J. Micromech.Micro eng. 2012, 22:045008 논문들에서 인용). 다수 샘플의 패터닝 기술은 한 번의 스크리닝에 많은 정보를 얻을 수 있기 때문에 매우 유용하 그림 2 동적 마이크로어레이의 예 (a) 다중 세포독성 시험 기술 (b) 유전영동 기반의 사중극 포획 장치를 이용한 기술 (c) 동적 단일세포 배양기술 (d) 동유체력과 미세공기방울 을 이용한 기술 (e) 마이크로웰과 미세공기방울을 이용한 기술 (f) 유전 영동과 흡입력을 이용한 기술 (g) 세포 페어링과 융합 기술 (h) 유전영 동과 정체점을 이용한 기술 다. 그림 4(d)는 압전소자(piezo material)의 이동에 의해 그 아래에 탄성 층이 변형되어 노즐 끝단의 샘플들을 밀어내는 방식으로 분주 하는 시스템으로서 각 노즐은 다른 density)의 어레이 제작이 가능하다(그림 1(b)). 단백 샘플들로 채워질 수 있어 빠른 시간 내에 다수의 샘플 질 결합 분석법(protein binding assay)을 통해 다양한 을 칩 상에 효과적으로 분주할 수 있다.(CP Steinert 포토감광제로 구성된 미세구조물에 SF6 가스로 표면 등, Biomed. Microdevices, 2009, 11:755-761 논문에 처리하였을 때, 유리표면 대비 단백질 흡수율 서 인용) (absorption)이 최대 40배 이상 나옴을 확인하였다.(A. Malainou 등, Biosensors and Bioelectronics 2012, 동적 마이크로어레이 34:273-281 논문에서 인용) 최근, 미세분주 시스템들을 이용하여 마이크로어레 고체상의 평면이 아닌 마이크로비드와 같은 이동체 이를 제작하려는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 이 를 기질(substrate)로 하여 생체분자 및 화학물질을 고 와 같은 기술들은 별도의 주형이나 마스크 없이 자유 정화한 것으로 정적 마이크로어레이와 구분화할 수 롭게 평면 상에 샘플을 패터닝 할 수 있어 맞춤형 제작 있으며, 상대적으로 고 표면적-체적 비를 가져 반응속 이 용이하다. 특히, 전기수역학프린팅(electrohydro 도, 감지 민감도가 증가한다. 세포 기반의 어레이 역 2012. 8., Vol. 52, No. 8 39
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THEME BioMEMS 연구 동향 그림 5 뇌신경광자극 기법의 원리 주면, 해당 뉴런을 활성화 및 억제 시킬 수 있다. 이처 럼 뉴런에 빛을 인가하기 위해서는 광섬유(optical fiber)를 삽입하거나 금속 전극 및 MEMS 뉴럴 프로브 에 광섬유를 붙여서 삽입하는 방법을 사용하였다. 하 지만, 이 경우는 프로브의 크기가 커지거나 프로브 내 에서 자극 위치를 정확히 조정하기 어렵다는 단점이 있다. 광자극용 MEMS 뉴럴 프로브 그림 6 광자극용 MEMS 뉴럴 프로브 시스템 이러한 단점을 해결하기 위하여 최근에 미시간 대 수 있을 뿐만 아니라, 자극된 뉴럴에서 발생한 뇌신경 학에서 그림 6과 같은 광자극을 위한 MEMS 프로브 시 신호를 집적된 전극을 통해서 측정할 수 있다. 또한, 스템을 개발하였다. 기존의 MEMS 뉴럴 프로브와 같 프로브의 크기가 작기 때문에 뇌에 삽입 시에 뉴런의 이 프로브의 몸체는 실리콘으로 이루어져 있고, 빛을 손상을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 자극 부위까지 전달하기 위한 광도파로가 집적되어 최근에는 광자극 등 다양한 기능이 직접된 MEMS 있으며, 자극 부위 주위에는 뇌신경 신호 측정을 위한 뉴럴 프로브뿐만 아니라, 행동하는 쥐에서 자유롭게 이리듐 전극 어레이가 집적되어 있다. 또한, 광도파로 신호 측정을 하기 위하여 무선 충전 및 무선 신호 전달 의 반대편 끝에는 외부에서 빛을 전달하기 위한 광섬 이 가능한 시스템에 대한 필요성이 요구되고 있다. 또 유와의 정렬을 위한 V자 홈피 생성되어 있어서 광섬 한, 삽입후의 뇌손상을 줄여서 장기간 신호 측정을 하 유와 자동 정렬이 이루어진다. 이러한 광자극용 기 위한 유연한 프로브 구조에 대한 연구도 활발히 진 MEMS 뉴럴 프로브는 광자극 위치를 정확히 조정할 행되고 있다. 54 기계저널
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