Research

2021년에 진행 중인 연구 내용

- Ongoing researches in 2021

1. 질병 진단을 위한 생체 분광 진단 장비의 개발

- The development of Biomedical Spectroscopic Methods

본 연구진은 2020년부터 한국 연구재단의 지원을 받아 국립암센터 연구진과 함께 비파괴적 소화기암 진단 기술을 개발중에 있다. 연구 개발의 목적은 소화 기관내 종양에 대한 진단이 가능한 분광 진단 기술의 개발이며, 생체 형광과 라만 신호를 이용한 광학적 방법을 통해 진단 시간을 최소화 하고, 정확도를 제고할 수 있도록 노력 중이다. 본 연구진은 이를 위해 고속 진단 스캐너를 개발하였으며, 또한 정확도는 높지만 측정 시간이 오래 걸려서 활용에 제한적인 라만 신호의 대면적 검출을 가능하게 하는 기술도 개발 중이다.

2018-19년에 걸쳐 김형민 교수가 미국 MIT의 Laser Biomedical Research Center의 방문공동연구를 통해 생체내 지방을 측정할 수 있는 분광법을 개발하였으며, 이를 2020년에 논문으로 발표하고, 미국 특허를 출원하였다.

2. 분광 기술의 정량적 측정을 위한 방법 개발 및 활용

- The quantification of spectroscopic measurements

분광 신호의 정량적 측정은 현대 분광 분석 분야에서 중용한 이슈이다. 많은 과학자들의 분광 신호의 감도를 올리는데 성공한 반면에 신호의 증폭율을 일정하게 유지하는데는 크게 성공적이지 못하기 때문이다. 따라서 본 연구진은 측정 기술 자체만으로 정량성을 확보하기 위해 표면 라만 증강이나 일반 라만 신호를 대면적에서 신속하게 획득할 수 있는 기술을 개발하였으며, 이를 이용하여 농약등의 독성 물질이나 입자의 분석에 활용하고 있다.

3. 반도체 공정 분석을 위한 분광법 개발

- Spectroscopic methods as a Process Analytical Technique (PAT)

반도체 산업은 국내 기간사업중 가장 높은 비중을 차지하고 있는 산업으로서, 공정이 매우 복잡하고, 공정 조건의 미세 변화에도 심각한 영향을 받는다. 본 연구진은 한국산업평가원의 지원 하에 반도체 공정 중 CPM 공정의 변화를 실시간으로 모니터링하는 기술을 개발 중이다. CMP 공정은 폴리싱 공정으로서 공정 중간에 입자나 혹은 화학물질의 변화를 측정함으로써, 최종 생산품의 품질을 유지할 수 있는 기술의 개발을 목적으로 하고 있다.

4. 문화재 분석을 위한 라만 분광법의 활용

- The quantification of spectroscopic measurements

문화재 분석 중 특히 안료 분석은 역사적/문화적으로 중요한 작품의 보존/감정 등을 위한 매우 중요한 자료로 사용된다. 본 연구진은 공주대 문화재 보존학과와의 공동 연구를 통해서 국내 문화재 복원에 사용된 안료를 비파괴적으로 검사하는 방법을 개발 중이다. 특히 레이저의 세기를 최소화하며 신호를 최대화할 수 있는 공명 라만 분광법을 사용함으로써 이를 성공적으로 수행하였으며, 향후 논문 출판 예정이다.

5. Upconversion 현상의 물리화학적 메커니즘 규명

- The quantification of spectroscopic measurements

희토류 금속에서 일어나는 upcovnersion 현상은 낮은 에너지의 빛을 높은 에너지의 빛으로 바꿔 주는 매우 신기한 현상이다. 이런 현상이 일어나는 이유는 특정한 원자 상태의 여기 수명이 매우 길어서 들뜬 상태에서도 에너지 흡수가 가능하여 들뜬 상태 전이가 일어나기 때문이다. 본 연구진은 1960-70년대의 저작으로 부터 희토류 금속의 원자 상태에 대한 정확한 상태를 규명하고, 이를 바탕으로 upconversion이 일어나는 광경로에 대한 연구를 진행하여 다수의 논문을 발표하였다.