마이크로/나노입자 분리에 사용되는 기존 기술들의 한계성(시료 및 용매의 제한성, 시료안정성, 시료 회수율, 입자분포도)으로 인하여, 마이크로와 나노 크기의 입자가 혼재되어 있는 멀티스케일의 복합물질에 대한 연구 효율성이 떨어짐. 따라서 본 제안 연구에서는 유체역학적 방법과 초음파장의 음향 복사력이 결합한 신개념의 능동형 복합물질 고속 분획 기술을 개발하여 ...
멀티스케일 입자 분리
고주파 초음파장
음향 복사력
마이크로-나노 입자
마이크로 토탈 분석시스템
2
주관|
2021년 5월-2024년 5월
|130,000,000원
능동형 초음파 기반 광대역 복합물질 고속 분획 기술 연구
본 과제는 마이크로/나노 입자가 섞인 복합물질을 초음파와 미세유체로 능동 제어해 자동으로 빠르게 나누고 실시간 분석까지 수행하는 분획 기술 개발임.
연구 목표는 유체역학적 방법과 Acoustic radiation force를 결합해 10^-4~10^-9 m 멀티스케일 입자를 분리함(분리가능 지름비 10^5 이상, 분리 정밀도 1 %CV 이하, 500 μl/ min, 다종 분석능 2 종 이상). 집속·벌크 초음파용 압전소자 설계, 입자 거동 해석모델, 분획 채널 설계·냉각·실시간 광스펙트럼 분석, 생체 고분자 물질 성능평가 수행함. 기대 효과는 기존 분리 불가 영역을 크기군별 분획 가능하게 하며 바이오·환경·화학·진단 분야의 고효율 원천기술로 활용 가능함.
본 과제는 마이크로/나노 입자가 섞인 복합물질을 초음파와 미세유체로 나누고, 나눈 결과를 실시간으로 확인하는 분획·분석 시스템 개발 연구임.
연구목표는 기존 기술의 시료·용매 제한, 시료안정성 저하, 회수율 한계, 입자분포도 불완전 문제를 넘어 10^-4~10^-9 m 입자를 10^5 이상 지름비로 1 %CV 이하 정밀도, 500 μl/ min 고속으로 크기군별 분획하며 2종 이상 다종 분석능을 달성하는 능동형 초음파 기반 광대역 고속 분획 기술 개발임. 핵심은 압전소자 기반 집속/벌크 초음파에서 발생하는 음향 복사력(Acoustic radiation force)으로 입자 거동을 제어하고, 분획 채널 설계·능동형 냉각·광스펙트럼 분석부로 실시간 크기군 분석과 성능 평가를 수행하는 점임. 기대효과는 바이오의료공학·초정밀 화학·나노공학·환경공학에서 세계적 원천기술로 활용 가능하며, 멀티스케일 입자 분리기술 주도권과 저비용 단일 채널 대체로 연구 효율 개선, 질병 진단용 원천기술 적용 가능성 확보함.
소형 적재공간 내 5G 클라우드 기반 3온도 대응 가능한 지능형 마이크로 풀필먼트 시스템 기술 개발
본 과제는 도심 내 좁은 공간에서도 효율적으로 물건을 보관하고 배송할 수 있도록, 5G 클라우드 기술을 활용하여 상온, 냉장 등 세 가지 온도에 대응 가능한 지능형 마이크로 풀필먼트 시스템을 개발하는 연구임.
연구 목표는 도심 내 소형 적재공간에 적용 가능한 5G 클라우드 기반의 3온도 대응 스마트 물류 자동화 시스템 및 지능형 마이크로 풀필먼트 서비스 모델 실증 개발에 있음. 핵심 연구 내용은 풀필먼트 비즈니스 모델 분석, 상온/냉장 환경 최적화 셔틀 시스템 및 원격/창고 제어 시스템 개발, 고밀도 레일형 Rack 시스템 설계, 그리고 상온 실증 테스트 수행임. 기대 효과는 물류 시스템 국산화 및 자동화 선도, 5G 클라우드 기반 물류 품질 및 데이터 표준화 향상, 높은 공간 활용률과 유연한 확장성을 통한 초기 투자비용 절감임. 또한, 이커머스 시장 확대에 따른 도심형 마이크로 풀필먼트 센터 시장 기여, 차별화된 서비스로 시장 선점 및 인력 이동 최소화와 생산성 향상에 기여할 것으로 전망됨.
소형 적재공간 내 5G 클라우드 기반 3온도 대응 가능한 지능형 마이크로 풀필먼트 시스템 기술 개발
본 과제는 도심 내 소형 적재공간에서 빠르고 효율적인 주문 처리 및 배송을 지원하는 '마이크로 풀필먼트 시스템' 개발에 중점을 둠. 특히, 5G 클라우드 기술을 활용하여 냉장, 냉동, 상온 등 3가지 온도에 모두 대응하는 지능형 물류 자동화 시스템을 구축하는 연구임.
연구 목표는 도심 내 소형 적재공간에 적용 가능한 5G 클라우드 기반 3온도 대응 스마트 물류 자동화 시스템 개발 및 지능형 마이크로 풀필먼트 서비스 모델 실증 개발에 있음. 핵심 연구 내용은 셔틀 시스템 고도화, 클라우드 기반 다중 셔틀 운용 원격 제어 및 5G 클라우드 기반 자동 창고 제어 시스템 개발, GTP(Goods-To-Person) 실현을 위한 컨베이어 및 피킹 시스템 고도화임. 또한, 레일형 Rack 시스템의 확장 표준화 및 열환경 특성에 따른 주행형 로봇 안정성 해석, 그리고 5G 클라우드 환경 연동 테스트를 통한 실증 운용이 진행됨. 기대 효과는 마이크로 풀필먼트 시스템의 국산화 및 성능 개선으로 국내 물류 자동화를 선도하고, 5G 엣지 클라우드 서비스 모델 개발로 물류 서비스 품질 향상 및 5G 상용화를 촉진하는 것임. 높은 공간 활용률과 유연한 시스템 확장을 통한 초기 투자비용 절감 및 생산성 향상도 가능하며, 물류 현장의 인력난 해소 및 '생인화(省人化)' 실현에 기여할 것으로 전망됨.