빛은 고체, 액체, 기체 등의 물질에 부딪혔을 때, 물질에 따라 빛이 흡수, 산란 되는 특성을 가지고 있다. 본 기술을 이러한 빛의 특성을 이용하여 고체, 액체, 기체 등의 물질에 복수의 특정 파장의 빛을 조사하고, 물질에 의해 산란 혹은 투과된 빛의 양을 측정하는 기술로서, 분광 센싱 기술로 일컬어진다. 본 기술은 분광 센싱 방법에 있어 빛의 파장에 대해 불연속적으로 측정하는 기술과 연속적으로 측정하는 기술로 구성되어 있다.
o 분광센서 기반 측정기술의 활용성 증가
- 빛을 조사하여 분석대상의 흡광, 반사, 투과, 형광 등의 특성 변화를 검출하여 측정 대상의 종류 및 농도 등의 정보를 판단하는 방법은 비파괴 및 비침습적으로 가능하여 다양한 응용분야에서 활용 가능
- 안전, 의료, 화학, 환경, 국방 등의 환경 및 산업적 응용 분야에서 사용되는 기존의 전기화학식 센서, 반도체식 센서 등을 활용한 방법에 비해 장기적인 수명을 유지할 수 있으며 사물인터넷 및 인공지능 기술과 결합하여 고부가가치의 지능형 분석 기술로 활용될 수 있음
o 분광기술의 소형화 및 IoT연계 요구
- 종래 분광 기술은 프리즘과 같은 광학계를 중심으로 장비의 개념으로 사용되고 있어 비용이 많이 소요되고, 특히 크기에 있어 소형 디바이스화가 거의 불가능함
- IoT 기술이 일반화 되면서, 분광센서 기반 측정 기술이 다양한 분야에 적용되기 위해서는 광원, 분광소자, 검출기, 광학케비티, 신호 처리 및 제어회로, 광원제어 SW, 데이터 입출력 SW, 데이
o HW/SW 일체형 및 소형화된 임베디드 제품
- 빛의 파장변화 검출에 필요한 광원, 분광측정 기술, 통신, 제어 등의 하드웨어 일체형 디바이스
- 디바이스 소형화를 위한 회로설계 및 배치기술
- 하드웨어 제어 및 디바이스 운용을 위한 임베디드 소프트웨어 탑재
- 빛의 파장별 데이터 측정용 온디바이스 알고리즘 소프트웨어 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
[기술이전의 내용]
(세부기술1) 다중 파장 제어 통합 기반 불연속 스펙트럼 측정 기술
- 제어 통합 불연속 스펙트럼 측정용 모듈 회로 설계 기술
- 광원 및 불연속 스펙트럼 센서 제어를 위한 임베디드 소프트웨어 기술
- 다중 파장을 이용한 불연속 스펙트럼 신호 검출 기술
(세부기술2) 기술명 : 다중 파장 독립 제어 기반 불연속 스펙트럼 측정 기술
- 독립 제어 불연속 스펙트럼 측정용 모듈 회로 설계 기술
- 광원 및 불연속 스펙트럼 센서 제어를 위한 임베디드 소프트웨어 기술
- 다중 파장을 이용한 불연속 스펙트럼 신호 검출 기술
(세부기술3) 디지털 스펙트로미터 기반 연속 스펙트럼 측정 기술
- 연속 스펙트럼 측정용 모듈 회로 설계 기술
- 광원 및 스펙트로미터 센서 제어를 위한 임베디드 소프트웨어 기술
- 스펙트로미터를 이용한 연속 스펙트럼 신호 검출 기술
[기술이전의 범위]
(세부기술1) 다중 파장 제어 통합 기반 불연속 스펙트럼 측정 기술
- 제어 통합 불연속 스펙트럼 측정용 모듈 회로도 및 PCB 설계도
- 광원 및 불연속 스펙트럼 센서 제어를 위한 임베디드 소프트웨어 소스 코드
- 해당 기술관련 기술문서(TM/TDP)
- (H/W)시험용 보드 1종
(세부기술2) 다중 파장 독립 제어 기반 불연속 스펙트럼 측정 기술
- 독립 제어 불연속 스펙트럼 측정용 모듈 회로도 및 PCB 설계도
- 광원 및 불연속 스펙트럼 센서 제어를 위한 임베디드 소프트웨어 소스 코드
- 해당 기술관련 기술문서(TM/TDP)
- (H/W)시험용 보드 1종
(세부기술3) 디지털 스펙트로미터 기반 연속 스펙트럼 측정 기술
- 연속 스펙트럼 측정용 모듈 회로도 및 PCB 설계도
- 광원 및 스펙트로미터 센서 제어를 위한 임베디드 소프트웨어 소스 코드
- 해당 기술관련 기술문서(TM/TDP)
- (H/W)시험용 보드 1종
[적용분야]
- 빛을 물질에 조사하여 흡광, 반사, 투과, 형광 등의 특성 변화가 쉽게 발생하는 분야에 다양하게 적용 가능하며 특히 파장에 따른 차이가 많이 발생하는 분야에는 적용 가능성 높음
- (화재 안전 분야) 화재 시 화재의 원인에 따라 연기의 명암이 달라지고, 입자 에어로졸에 따라 빛의 파장별 흡광도 및 산란도가 달라지는 점을 이용하여 화재 및 비화재보 구분
- (의료 분야) 피부 부착형 패치를 통해 흡수되는 체액 성분이 패치의 특정 타겟 물질과 반응하여 일어나는 미세한 변화에 대한 모니터링
[기대효과]
- (기술적 측면) 다양한 하드웨어 자원을 일체화 및 소형화하여 분광센서 기반의 측정 디바이스를 통해 분광 데이터를 간편하게 수집, 저장, 전송
- (경제적 측면) 고가의 분광 장비를 대체하여 간단한 분석 도구로 활용할 수 있으며, 응용 분야에 따라 기존 제품과 연계 또는 기술 대체 가능
- (사회적 측면) 분광 센서를 활용하는 다양한 분야 중 빛의 파장에 따라 변화가 다르게 발생하는 응용 분야에서 실시간으로 변별력이 우수한 데이터를 확보함으로써 사회 각 분야에서 빅데이터 수집 장치로 활용