고분자 인장력으로 와이어를 정밀하게 코팅하는 미세섬유 제조 장치 개발

기존 식물성 단백질계 섬유 제조 방식은 특수 장비와 높은 비용, 긴 시간을 요구하는 단점이 있었습니다. 본 기술은 점도를 가진 고분자 용액에 인장력을 직접 가하여 섬유를 제조하는 섬유 제조장치입니다. 두 개의 작용면이 왕복운동하며 고분자 용액을 늘려 섬유를 형성하고, 거리 센서와 고분자 물성 데이터베이스를 통해 최적화된 제어가 가능합니다. 이를 통해 제조 장치 구성을 단순화하여 생산 비용과 시간을 획기적으로 절감할 수 있으며, 점탄성 고분자의 박막화도 용이합니다. 본 장치로 생산된 섬유는 인조육 및 캡슐 등 다양한 소재 분야에 경제적으로 활용될 수 있습니다.

기존 3D 프린터는 인쇄 재료의 특성을 고려한 정밀한 제어에 한계가 있어 식품 재료와 같은 민감한 대상의 인쇄 안정성 확보가 어려웠습니다. 본 기술은 재료 수용 유닛, 이송 유닛, 프린팅 유닛을 공간적으로 분리하고 각 단계별로 정밀한 온도 및 환경 제어 기능을 통합하여 이러한 문제를 해결합니다. 재료 수용부에서 교반 및 온도 조절을 통해 재료의 균일성을 유지하고, 이송관은 나선형 구조와 다단계 온도 제어로 재료를 효율적으로 전달합니다. 특히 노즐 헤드와 인쇄 영역의 온도를 펠티에 소자 등을 활용해 정밀하게 조절함으로써 재료 특성에 맞는 최적의 인쇄 조건을 제공합니다. 이를 통해 다양한 식재료의 안정적인 공급과 높은 인쇄 정확도를 구현하여, 식품 3D 프린팅 분야의 활용 가능성을 크게 확장할 수 있습니다.

기존 미세섬유 제조 방식은 특수 장비와 높은 비용, 많은 시간이 필요하다는 문제점이 있었습니다. 본 기술은 점도를 갖는 고분자 용액에 인장력을 가하여 미세섬유를 제조하고 와이어에 코팅하는 장치를 개발했습니다. 제1, 제2 작용유닛이 왕복운동하며 고분자 용액에서 미세섬유를 생성하고, 와이어 코팅부가 이를 회전하는 와이어 표면에 균일하게 코팅합니다. 절연 패드와 접지된 결합부재로 정전기를 방지하며, 송풍부와 제어부를 통해 섬유가 중력에 의해 떨어지는 것을 막고 코팅 두께를 정밀하게 제어합니다. 이 장치는 기존 방법의 한계를 극복하고 다양한 와이어에 미세섬유를 손쉽고 균일하게 코팅할 수 있어 생산성 향상 및 비용 절감을 기대할 수 있습니다.

일반적인 커피는 항산화 성분 손실과 맛의 일관성 문제가 있습니다. 본 기술은 커피의 핵심 항산화 물질인 클로로젠산(CGA) 농도와 항산화능을 극대화하기 위해 로스팅, 분쇄, 추출 전 과정의 최적화된 가공 방법을 제안합니다. 150-165°C에서 라이트 로스팅하여 CGA 손실을 최소화하고, -50°C 이하 저온에서 15-20㎛ 평균 입자 크기로 저온-미세 분쇄하여 추출 수율과 맛의 일관성을 높입니다. 이후 마이크로웨이브를 이용하여 35-55°C에서 2-6분간 가열 추출하고, 10kDa 이하 분자량 필터링을 통해 항산화 물질을 더욱 농축합니다. 이 기술을 통해 항산화능이 증대되고, 고유의 향과 맛이 보존된 고품질 기능성 커피 추출물을 얻을 수 있습니다.

기존 섬유 제조 방식은 대규모 설비, 고전압, 고온 공정으로 인해 열 안정성이 낮은 고기능성 원료의 섬유화에 어려움이 있었습니다. 본 기술은 접촉 방사 방식을 활용하여 이러한 문제를 해결합니다. 지지부, 고분자 용액을 함유하고 접촉 및 이격을 반복하는 섬유 제조부, 제조된 섬유를 수집하는 섬유 수집부, 그리고 섬유를 절단하는 절단부로 구성된 장치를 통해 섬유를 생산합니다. 특히, 섬유 수집부를 회전시켜 섬유의 적층 패턴을 정밀하게 조절할 수 있습니다. 이를 통해 열에 민감한 식품 및 의료용 고분자 소재로도 섬유를 제조할 수 있으며, 섬유의 방향성과 다공성을 용이하게 제어하여 원하는 형태의 섬유를 균일하게 적층할 수 있습니다. 의류뿐만 아니라 식품, 의료 등 다양한 분야에 적용 가능하며 환경 오염을 최소화할 수 있는 친환경적인 섬유 제조 기술입니다.

기존 섬유 제조 방식은 대규모 설비, 고전압, 고온을 요구하며 열 안정성이 낮은 소재의 활용과 다양한 형상 구현에 한계가 있었습니다. 본 기술은 접촉 방사 방식을 통해 이러한 문제를 해결합니다. 고분자 용액을 함유한 섬유 제조부가 반복적인 접촉 및 이격 동작으로 섬유를 형성하고, 이 섬유를 직조부가 권취하여 원하는 패턴으로 직조합니다. 특히 열에 약한 고기능성 식품 소재로도 섬유를 제조할 수 있어, 의류뿐 아니라 식품, 의료 등 광범위한 분야에 적용 가능합니다. 환경 오염을 최소화하며 다양한 형상과 패턴의 섬유 제품을 효율적으로 생산할 수 있습니다.

기존 암리논 합성법은 복잡한 다단계 공정, 고온 반응 조건, 위험한 수소 가스 사용 등으로 인해 심각한 합병증을 유발할 수 있는 한계가 있었습니다. 본 기술은 위치선택적 스즈키 커플링 반응을 활용하여 암리논 유도체를 안전하고 효율적으로 제조하는 방법을 제안합니다. 화학식 1 화합물과 피리디닐 보론산의 스즈키 커플링 반응 후, 중간 생성물을 화학식 2 화합물과 반응시키는 방식으로, 종래 대비 축소된 합성 단계와 온화한 산처리 조건으로 탈보호기 반응을 수행합니다. 이를 통해 위험한 수소 가스 없이 고수율(60% 이상)로 암리논 유도체를 얻을 수 있으며, 급성 심부전 치료제 개발 및 생산의 안전성과 효율성을 크게 향상할 수 있습니다.

유방암은 조기 진단이 환자 생존율에 결정적인 영향을 미치지만, 기존 진단법은 초기 병변 검출에 한계가 있었습니다. 본 기술은 혈액 내 알파-1 산성 당단백질(AGP)의 N-당화 변화가 초기 유방암의 핵심 바이오마커임을 규명하였습니다. 렉틴을 활용하여 AGP의 푸코실화, 만노실화, 시알릴화 등 N-당화 수준을 정밀하게 검출하며, 특히 유방암 1기 환자의 혈청에서 이 당화 수준이 현저히 감소함을 확인했습니다. 이를 통해 양성 유방종이나 다른 병기의 유방암과 명확히 구별하여 초기 유방암을 높은 민감도와 특이도로 진단할 수 있습니다. 이 기술은 유방암 조기 진단의 정확도를 획기적으로 높여, 환자의 치료 성공률 향상과 사망률 감소에 크게 기여할 것입니다. 진단 키트 및 정보 제공 방법으로 개발되어 상용화가 기대됩니다.

반도체 공정 폐수에는 질소, 인, 불소 등 유해 물질이 고농도로 포함되어 기존 처리 방식들은 경제성이나 효율성 측면에서 한계가 있었습니다. 본 기술은 바덴포 공정과 그래핀 산화물 기반 세라믹 나노 멤브레인 여과를 통합하여 이러한 문제를 해결합니다. 그래핀 산화물 코팅 나노 멤브레인은 미세 기공과 강한 음전하로 암모늄, 불소 이온 등 1가 이온성 물질을 효과적으로 제거합니다. 이를 통해 별도의 약품이나 탄소원 주입 없이 경제적이면서도 효율적인 질소 및 불소 제거가 가능하며, 폐수 처리 시스템의 성능과 비용 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

기존 웨어러블 기기 데이터는 헬스케어 등 단순 활용에 그쳐 사용자 맞춤형 웹 서비스 제공에 한계가 있었습니다. 본 기술은 웨어러블 기기에서 수집된 심박수, 체온, 스트레스 등 사용자 생체 정보와 디스플레이 기기의 웹 페이지 스크롤, 클릭 등 조작 정보를 동시간 기준으로 결합하고 분석합니다. 데이터 마이닝 및 기계학습을 활용하여 사용자의 상태와 의도를 파악하며, 이를 통해 동영상 추천, 학습 콘텐츠 개인화, 맞춤형 광고 등 사용자에게 최적화된 웹 페이지와 서비스를 제공합니다. 사용자의 컨디션과 행동에 기반한 정교한 개인화로 웹 서비스의 만족도와 활용도를 크게 높일 수 있습니다.

염료감응 태양전지는 낮은 제조 단가에도 불구하고 광전환 효율 부족으로 상용화에 한계가 있었습니다. 이를 해결하기 위해 본 기술은 자기조립 이중블록 공중합체를 활용, 정렬된 금속산화물 나노입자를 포함하는 금속산화물-탄소질 하이브리드 박막을 경제적으로 제조합니다. 역마이셀 용액, 금속산화물 전구체, 산 용액을 이용한 코팅 후 자외선 조사로 안정화하고 열처리하여 탄소화하는 공정을 거칩니다. 이 과정에서 고온에도 나노구조를 유지하며, 높은 전기 전도성을 가진 탄소와 금속산화물의 하이브리드화를 통해 전자의 전달 효율을 극대화합니다. 결과적으로 이 박막을 염료감응 태양전지 광전극에 적용하면 광전환 효율을 현저히 향상시켜, 제조 단가 부담 없이 태양전지의 상용화를 가속할 수 있습니다.

기존 언어 학습 도구들은 주로 발음 교정에 집중하여 작업 기억 능력 평가에 한계가 있었습니다. 특히 언어 발달 장애 아동의 경우, 음운 처리 결함과 상위 언어적 문장 이해 문제가 작업 기억 능력과 밀접한 관련이 있습니다. 본 기술은 음성으로 제시된 문장을 따라 말하는 학습자의 음성을 녹음하고 평가하여 작업 기억 능력을 측정합니다. 사용자의 첫 번째 문장 따라 말하기 점수를 기반으로 난이도와 변별도를 조절한 맞춤형 과제를 제공하며, 이를 통해 얻은 점수로 작업 기억 능력을 더욱 정확하게 진단합니다. 이로써 아동의 연령과 언어 체계에 맞는 신뢰도 높은 작업 기억 능력 측정 결과를 제공하여, 언어 발달 장애 여부를 조기에 판단하고 적절한 후속 조치를 가능하게 합니다.