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주요 연구성과

  • 무인감시 통합 시스템 구축

  • 신용범(바이오나노헬스가드연구단 )

성과개요

연구기관/연구책임자 바이오나노헬스가드연구단 / 신용범
과제명 H-GUARD 시스템용 바이오 컨텐츠 확보 및 조기 검출/진단 실용화 기술 개발
성과개요 공기 중 바이오 유해물질을 지속적으로 검출 및 모니터링하기 위한 무인감시 통합 시스템 구축
공기 중 바이오 유해물질을 포집하는 전기 집진식 포집기 및 고유량 액상 포집기 개발
포집액 내 바이오 유해물질의 농축, 정제를 위한 전처리 모듈 및 검출 모듈의 자동화 연계 구동 및 성능 최적화

▲ 그림. 공기중 바이오 유해물질 모니터링을 위한 무인감시 통합 시스템

성과내용

주요내용

  • - 일상 생활 공간의 공기 중에 존재하는 바이오 유해물질을 모니터링하여, 감염병 유입 초기 단계부터 질병의 발생 및 확산을 감지할 수 있는 시스템을 구현함.

    혁신성

    기존 지식/기술 대비 성과의 차별성 :
  • - 일반 대중의 건강을 위협하는 바이오 유해물질을 지속적으로 모니터링하고 고감도로 검출함으로써 감염병 발생의 조기 판단 및 확산 최소화를 위한 신속한 대응 조치가 가능함.

    우수성

    세계최고 수준의 성과와 비교 :
  • - 특수 목적 (ex. 대 bio-terror용)이 아닌 일반 공공 보건을 목표로 바이오 유해물질을 지속적으로 모니터링하는 상용화된 시스템은 현존하지 않음.

    주요 기능/사양

    주요기능/사양 내용세계 최고 수준현재 개발 수준
    무인감시 통합 시스템 구축 ◆ 개발된 무인감시 시스템의 각 요소 기술들을 탑재한 통합 시스템 구축
    ◆ 단위 모듈들의 자동 연계 구동 가능
    ◆ 성능 평가 및 최적화 진행 중

기대효과 및 향후계획

학술적/기술적 기대효과 대중의 보건에 관련된 공기 중 바이오 유해물질을 지속적으로 모니터링하고 고감도로 검출함으로써 감염병의 확산을 막기위한 조기 대응이 가능할 것으로 기대됨.
경제적 기대효과 감염병 확산으로 인한 사회적, 경제적 손실을 감소시킬 것으로 판단됨.
기타 기대효과 일반 대중의 보건 수준을 향상시키고, 헬스케어 산업의 형태를 변화시킬 것으로 기대됨.
향후 계획 무인감시 시스템의 성능을 최적화하고 시제품을 제작할 계획임.

성과근거자료

주요연구실적

  • 국내특허등록(2건) : 10-2005324-0000, 10-2164528-0000
  • 국내특허출원(2건) : 10-2019-0125362, 10-2020-0098113
  • 현장형 공기 중 바이러스 포집 및 농축 통합시스템

  • 황정호(연세대학교)

성과개요

연구기관/연구책임자 연세대학교 / 황정호
과제명 입자의 전기적 특성을 이용한 기상 감염성 병원체 액상포집 기술개발
성과개요 공기 중 코로나바이러스와 같은 감염성 바이러스를 액상 포집 및 농축하는 현장형 통합시스템 개발

성과내용

주요내용

  • - 바이러스 유행 시(epidemic) 상황에서 10분 내에 공기 중 바이러스를 포집 및 고농축하여 real-time PCR의 검출한계(LOD) 이상의 샘플을 제공함으로서 공기 중 감염성 바이러스 모니터링 시간을 획기적으로 단축시킴

    혁신성

    기존 지식/기술 대비 성과의 차별성 :
  • - 기존 PCR의 검출한계 이상의 시료를 공급하기 위한 공기 포집 시간은 10시간 이상이었지만 본 기술 개발을 통해 10분 이하로 단축시킴

    우수성

    세계최고 수준의 성과와 비교 :
  • - 상용 공기포집기인 SKC BioSampler는 공기 중 바이러스를 액체에 포집하는 과정 중 부피 감소로 인한 농축능력이 312배 수준임과 비교하여 개발된 포집 및 농축 통합시스템의 농축능력은 300만배 이상이므로 신속한 포집이 가능함

    주요 기능/사양

    주요기능/사양 내용세계 최고 수준현재 개발 수준
    액상포집 기술 공기 중 바이러스 액상포집 기술 개발 (농축능력 6.7만배 이상)
    감염성 바이러스 농축기술 기존 바이오칩이 아닌 샘플러와 결합된 유체채널 (45배 이상 농축)
    감염성 바이러스 포집시간 기존 10시간 이상 걸리는 포집시간을 10분으로 단축

기대효과 및 향후계획

학술적/기술적 기대효과 1) 공기 중 감염성 바이러스 검출을 위한 전처리관련 신기술을 확보할 수 있음
2) 전처리 최적화 기술 개발이 가능함
3) 공기 중 부유 감염성 바이러스의 전처리에 대한 기준을 마련함으로써 기술에 대한 신뢰도를 확보할 수 있음
4) 실내환기 시스템, 청정 제조공정, 청정관리시스템, 센서기술, 대기환경관리 등 타 환경산업 분야로 적용이 가능함
경제적 기대효과 1) 본 연구에서 개발 된 실시간 검지 기술을 감염성 바이러스 저감 기술과 융합하여 실시간 감염성 바이러스 감지 및 저감을 위한 시스템을 구축하고 기술 및 시장을 선점
2) 선점기술을 바탕으로 산업체와 연동하여 관련기술 시장을 새로이 개척하고 해외 시장 공략 및 기술을 수출할 수 있음
기타 기대효과 1) 실시간 감염성 바이러스 검출 기술의 국산화 및 기술력 향상을 노려볼 수 있음
2) 선진 환경 모니터링 기술 확보와 기술경쟁력 향상 및 수출증대요소기술 확대 적용에 따른 관련 산업의 경쟁력 강화를 유도 가능함
3) 공기 중 감염성 바이러스 검출을 통한 공기질 향상에 따른 국민건강 증대 및 의료지출비용 절감이 가능함
4) 공기질 개선을 통한 업무능률과 생산성을 향상시킬 수 있음
향후 계획 공기 중 바이러스 포집 및 농축 통합시스템의 저가형 연구개발 및 바이러스 포집 자체만으로 100만배 이상 농축할 수 있는 기술 개발

성과근거자료

주요연구실적

  • SCI 국외 학술지 게재 :
    1. Kim, H. R., An, S., &Hwang, J. (2020). An integrated system of air sampling and simultaneous enrichment for rapid biosensing of airborne coronavirus and influenza virus. Biosensors and Bioelectronics, 170, 112656.
    2. Kim, H. R., An, S., & Hwang, J. (2020). Aerosol-to-hydrosol sampling and simultaneous enrichment of airborne bacteria for rapid biosensing. ACS Sensors, 5(9), 2763.
  • 특허출원/등록: 10-2121050, 10-2005324
  • 국내언론보도 등
    1. 조선비즈 : https://n.news.naver.com/article/366/0000598517
    2. ArirangTV :
    http://www.arirang.com/Tv2/Tv_Home.asp?PROG_CODE=TVCR0880&MENU_CODE=102787
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