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분광센서 기반 색상변화 측정 디바이스 기술

전수책임자
이강복
참여자
기술이전수
0
이전연도
2021
협약과제
본 기술은 외부의 자극 또는 화학적 반응 등에 의해 측정 대상 물질의 색상이 미세하게 변화하는 경우 빛의 흡광도에 따른 변화의 정도를 측정하는 기술로서, 특히 분광센서(Spectrometer)의 스펙트럼을 활용하여 색상변화를 측정하는 광원 및 검출기 일체형 디바이스 기술을 포함
o 분광센서 기반 측정방법의 활용성 증가
- 빛을 조사하여 분석대상의 흡광, 반사, 투과, 형광 등의 특성 변화를 검출하여 측정 대상의 종류 및 농도 등의 정보를 판단하는 방법은 비파괴 및 비침습으로 가능하므로 다양한 응용분야에서 활용 가능
※ 안전, 의료, 화학, 환경, 국방 등 대부분의 생황 및 산업적 응용 분야에서 활용 사례
- 기존의 전기화학식 센서, 반도체식 센서등을 활용한 방법에 비해 장기적인 수명을 유지할 수 있으며 사물인터넷 및 인공지능 기술과 결합하여 고부가가치의 지능형 분석 기술로 부각

o 분광기술의 소형화 및 IoT연계 요구
- 기존 분광센서 기반 측정 기술이 다양한 분야에 적용되기 위해서는 광원, 분광소자, 검출기, 광학케비티, 신호 처리 및 제어회로, 광원제어 SW, 데이터 입출력 SW, 데이터전송 등을 탐재한 일체화와 소형화 필요
o HW/SW 일체형 및 소형화된 임베디드 제품
- 색상변화 검출에 필요한 광원, 분광센서, 통신, 제어 등의 하드웨어 일체형 디바이스
- 하드웨어 제어 및 디바이스 운용을 위한 임베디드 소프트웨어 탑재
- 색상분석용 온디바이스 알고리즘 소프트웨어 탑재
- 가시적 분석결과를 제공하는 디스플레이 장치 및 GUI 탑재

o 분석기능과 적용 분야 확장이 가능한 Programmable 구조
- 분석대상, 사용광원, 분석방법의 변화에 따른 확장 가능한 Programmable 구조
- PC, 스마트폰(안드로이드) 등의 시스템 연계 활용 구조

o 사물인터넷망 연계 가능한 IoT 접속 기능
- 사물인터넷망에 연결 가능한 통신 기능 제공
- 블루투스(BT4.0 이상) 통신 기반의 자체 데이터 전송 프로토콜 탑재
o 기술명 : 분광 센서 기반 색상변화 측정 디바이스 기술
- 광학 센서 및 광원 동작을 위한 회로 설계 기술
- 분광 센서 및 광원 제어를 위한 임베디드 소프트웨어 기술
- 분광 센서와 선택적 광원을 이용한 광학 신호 검출 기술
o 기술명 : 분광 센서 기반 색상변화 측정 디바이스 기술
- 디바이스 하드웨어 관련 결과물(회로도, PCB거버파일, 디바이스 시제품)
- 광학신호 제어 및 신호 검출용 임베디드 소프트웨어 소스 코드
- 해당 기술관련 기술문서(TM/TDP)
o 주요 적용 분야
- 빛을 조사할 경우 흡광, 반사, 투과, 형광 등의 특성 변화가 쉽게 발생하는 분야에는 널리 적용 가능하며 특히 색상변화가 많이 일어나는 분야는 적용 가능성 높음
- (화재안전 분야) 화재 시 발생하는 연기의 색상을 분석하여 화재상황 검출, ·비화재보 구분 및 연소물 확인 사례
- (의료 분야) 피부 부착형 패치를 통해 흡수되는 당화산물의 색상을 분석하여 혈당 변화를 모니터링 사례
※ 당화산물 : 혈당을 올리는 음식을 섭취할 겨우 신체 조직의 당 홯용 능력이 증진되면서 당-단백질간 결합이 이루어지고, 이때 발생한 당-단백질과 반응하여 생성된 결합물

o 기대효과
- (기술적 측면) 다양한 하드웨어 자원을 일체화 및 소형화하여 분광센서 기반의 측정 디바이스를 제공하여, 별도의 고가장비 혹은 시스템 연계 없이 실시간으로 분석 가능한 디바이스 제공
- (경제적 측면) 고가의 분광장비를 대체하여 간단한 분석도구로 활용 가능하며, 응용분야별 기존 제품과 기술을 대체 가능
- (사회적 측면) 분광센서를 활용한 다양한 분석분야중 색상변화가 발생하는 다양한 응용분야에서 활용가능한 제품을 제공하여 분석의 단순화, 실시간화 및 수월성 제고