Introduction (English version included below)

스파이 연구실은 화학의 고유하고 강력한 분석 방법인 분광학 기술과 시스템을 개발하고, 이를 다양한 분석 분야에 적용하는 연구를 수행하고 있습니다. 분광학은 가장 자연적인 도구인 빛을 물질에 비추었을 때 발생하는 흡광, 발광, 산란 현상을 통해 물질의 정성적 및 정량적 정보를 기록하는 기술입니다.

특히, 라만 산란과 적외선 흡수를 통해 물질의 고유한 진동 스펙트럼을 제공하는 것에 주목하여, 진동 분광 기술 개발에 주력하고 있습니다. 기존 기술을 획기적으로 개선하기 위해 포인트 분석에서 대면적 분석까지 가능한 다양한 실용적 분석 시스템을 제작하였고, 분석 현장의 요구에 맞춘 시스템을 개발하여 우수한 성과를 거두고 있습니다. 

연구실 초창기 1단계에는 (2012~2021) 희토류 금속 기반의 상향 광변환에 대한 근본 이해를 돕기 위한 물리화학적 연구를 수행함과 동시에 레이저 증착 기술을 통해 광변환 필름을 개발했으며 이를 분석하기 위한 시분해 발광 분석 장비를 개발하였습니다. 또한, 금속 나노 구조체를 이용한 표면증강라만 (SERS) 증폭 현상의 정량화를 위한 초고속 분광 스캔 장비를 개발하여 농도 분석을 위한 신호 정량화에 성공하였습니다.  그리고, 초기부터 현재까지 대표적인 연구 업적은 비파괴 라만분광법입니다. (이 기술은 시료의 외부 포장을 투과할 수 있어 장투과 라만이라고도 불립니다.) 본 연구진은 장투과 라만 기술을 개발하여 독성 물질, 화학전 유사체 검출, 제약 품질관리, 반도체 공정 모니터링, 생체 내 지방 분석 등에 성공적으로 적용하였습니다.

현재는 대면적 라만/형광 이미징과 중적외선 분광 모니터링 및 근적외선 초분광 이미징 기술 개발에 집중하고 있습니다. 이들 기술을 기반으로 국가 과제를 수주하여 디스플레이 공정 모니터링 기술 개발, 단파적외선 초분광 화합물 반도체 센서 개발 및 스마트 팜 응용, 비파괴적 소화기암 진단 연구를 수행 중이며, 산학협력을 통해 환경 분석 기술 및 플라스틱 재처리 기술 을 개발 중입니다. 또한, 이차 전지 및 에너지 소재의 in-situ 분석 방법을 개발하기 위한 공동 연구도 수행 중입니다. 

스파이 실험실 출신의 박사/석사 졸업생들은 모두 화학(롯데)/반도체(삼성전기)/센서(LG이노텍)/바이오(SK바이오사이언스)/분석장비(한국 애질런트) 분야의 국내 대기업 및 다국적 기업들과 향후 장래가 유망한 분광 (아이엠에스, 코리아스펙랄프로덕츠) 및 화학 분야(유창 FC)의 강소 기업에 취업을 하였습니다. 

SPiLAB is dedicated to developing and applying spectroscopic techniques and systems, which are unique and powerful tools of chemistry, to various fields of analysis and monitoring. Spectroscopy records qualitative and quantitative information about materials through absorption, emission, and scattering phenomena that occur when light, the most natural probe, is shone on a material. 

In particular, we've been focused on developing vibrational spectroscopy techniques, emphasizing the provision of unique vibrational spectra through Raman scattering and infrared absorption. To significantly improve existing technologies, we have developed a variety of practical analytical systems capable of point analysis to large-area analysis. These systems have been successfully applied to pesticide sensing, chemical warfare agent detection, non-destructive toxin analysis, microplastic analysis, semiconductor CMP slurry monitoring, and pharmaceutical process analysis. While the principles of spectroscopic techniques remain the same, we have achieved excellent results by developing systems tailored to the needs of specific analytical fields. 

In the early stages of our laboratory, we conducted physical chemistry research to aid the fundamental understanding of upconversion luminescence among rare earth metals while simultaneously developing upconversion films through pulsed laser deposition technology. Additionally, we developed an ultrafast spectroscopic scanning device to quantify surface-enhanced Raman scattering (SERS) phenomena using metal nanostructures, successfully achieving signal quantification for concentration analysis.

From the early stages to the present, the representative research achievement of our laboratory has been non-destructive Raman spectroscopy. This technology is also known as long-penetration Raman due to its ability to deeply penetrate the outer material of samples. Our research team has developed this technology to successfully detect toxic substances, chemical warfare agents, and to apply it in pharmaceutical quality control, semiconductor process monitoring, and in vivo fat analysis.

Currently, we are focusing on the development of large-area Raman/fluorescence imaging and SWIR hyperspectral imaging technologies. Based on these technologies, we are conducting research on smart agriculture data, gastrointestinal cancer diagnosis, semiconductor/display process monitoring, and plastic recycling technologies. We are also conducting collaborative research to develop in-situ or in operando analysis methods for secondary batteries and energy materials.