J. of the Korean Sensors Society

Vol. 19, No. 6 (2010) pp. 497 − 503

DOI : 10.5369/JSST.2010.19.6.497

pISSN 1225-5475/eISSN 2093-7563

패럴린 박막을 이용한 기계화학적 폭발물 센서

신재하·이성준·차미선*·김문상**·이정훈*,†

Parylene membrane based chemomechanical explosive sensor

Jaeha Shin, Sungjun Lee, Misun Cha*, Munsang Kim**, and Junghoon Lee*,†

Abstract

This paper reports a chemomechanical explosive sensor based on a thin polymer membrane. The sensor consists of

thin parylene membrane and electrodes. Parylene membrane is functionalized with 4-mercaptophenol which interacts

strongly with nitrotoluene based explosives. The membrane deflection caused by molecular interaction between the surface

and explosives is monitored by capacitance between the membrane and the substrate. To measure the capacitance,

electrodes are formed on the membrane and the substrate. While the previous cantilever system requires a bulky optical

measuring system, this purely electric monitoring method offers a compact and effective system. Thus, this explosive

sensor can be readily miniaturized and used in the field. The developed sensor can reliably detect dinitrotoluene and its

limit of detection is evaluated as approximately 110 ppb.

Key Words : Explosive, MEMS, Nano mechanics, Membrane sensor

1. 서 론

폭발물이 가지는 치명적인 위험성으로 인해 폭발물

탐지하기 위한 연구는 활발히 진행되어 왔다. 특히, 폭

발물에 의한 위험성에 상시 노출되어 있는 군 관련 기

관에 의한 연구가 천문학적 수준의 연구 예산과 함께

집중적으로 수행되어 오고 있으며, 최근에는 보안 관련

민간 기관의 연구도 활발해 지는 추세이다. 하지만 이

런 집중적인 연구에도 불구하고, 아직까지 견실하고 신

뢰성 있는 폭발물 센서가 개발되지는 못하였다[1].

일반적으로 알려진 폭발물 센서, 즉 지뢰 탐지기는

전자기 유도 현상을 이용한 금속 탐지기(electro mag-

netic induction sensor)를 말하는데 근본적으로 폭발물

자체를 탐지하는 장치라 할 수 없다[2]. 따라서 탐지 결

과에 대한 신뢰도가 높지 않으며, 근래에 주로 사용되

고 있는 플라스틱 케이스의 지뢰는 탐지 자체가 불가

능한 결정적인 문제를 가지고 있다. 이런 문제점을 보

완하기 위해 레이더를 이용해 지하에 매설된 물체를

찾아내는 방법(ground penetrating rader)이 최근 이용

되는데, 이 방법 또한 근본적으로 폭발물을 탐지하는

것이 아니기 때문에 비용 문제를 차치하고라도, 신뢰도

문제에서 자유로울 수 없다[3].

현장에서 운용되는 방법 중 폭발물을 근원적으로 탐

지하는 방법은 탐지견의 후각을 이용하는 방법이 사실

상 유일하다. 탐지견의 발달된 후각은 훈련을 통해 폭

발물이 sub ppb 수준으로 발생하는 미약한 농도의 냄

새를 민감하게 감지할 수 있어 높은 신뢰도를 가지고

현장에서 운용될 수 있다. 하지만 탐지견의 제한된 수

명과 하루 두세시간의 짧은 운용 능력, 마리당 수천만

원의 경제적이지 못한 훈련비용과 개체간의 심각한 능

력 차이로 인해 널리 이용되지는 못하고 있다[1].

탐지견과 유사한 기체 탐지 능력을 가지며, 탐지견

의 제약을 벗어나기 위한 많은 연구들이 진행되고 있

다. 하지만 Trinitrotoluene(TNT)로 대표되는 폭발물의

증기압이 sub ppb 수준으로 너무 낮아 신속한 탐지에

어려움을 겪고 있다. 대표적으로 가스 크로마토그래피

(gas chromatography)와 이온 모빌리티 스펙트럼 분석

서울대학교 기계항공공학부(School of Mechanical and Aerospace Engineering, Seoul National University)

*서울대학교 정밀기계연구소(Institute of Advanced Machinery and Design, Seoul National University)

**한국과학기술연구원 지능로봇사업단(Center for Intelligent Robotics, Korea Institute of Science and Technology)

†Corresponding author : jleenano@snu.ac.kr (Received : October 5, 2010, Revised : November 24, 2010

Accepted : November 25, 2010)

− 497 −

신재하·이성준·차미선·김문상·이정훈

96

기(ion mobility spectro-scopy)를 이용한 폭발물 탐지

연구들이 진행되고 있는데, 이들 장치들은 현존하는 최

고의 기체 분석기들로써 폭발물 감지에 높은 신뢰도와

재현성을 보이고 있다[4,5]. 하지만 고감도를 만족시키기

위해 시료를 농축하는 단계가 필수적이며, 이를 위해

시간 단위의 전처리가 필요하고, 장비자체의 부피와 복

잡성 등으로 인해 실시간 탐지가 요구되는 현장에서

이용은 불가능하다.

최근 활발히 연구되고 있는 나노 마이크로 스케일 센

서들은 초고감도의 감지 성능을 보여주고 있으며, 현장

에서 이용가능한 폭발물 센서의 좋은 후보가 될 것으로

생각된다[6-8]. 마이크로 스케일 이하로 줄어든 센서의 크

기는 극미소의 시료에도 센서가 반응할 수 있게 하는데,

이에 따라 최근에는 ppt(parts per trillion) 수준에서 폭발

물 감지가 보고되고있는 실정이다[9]. 이는 폭발물 탐지

견의 후각 능력과 비견될 정도의 성능으로 전농축 과정

없이 폭발물을 탐지할 수 있는 가능성을 보여준다.

우리는 간단하지만 효율적이며 실시간으로 폭발물을

탐지하기 위해, 패럴린(parylene) 박막 기반의 신개념

고감도 마이크로 기체 센서를 개발하였다. 본 센서는

기존 마이크로 캔틸레버 센서등에서 이용되고 있는 분

자간 상호 작용에 따른 표면 응력 변화 감지에 기초하

고 있으며, 4-Mercaptophenol의 표면 코팅을 통해

Trinitrotoluene(TNT)와 같은 Nitrotoluene 기초의 폭발

물과의 선택성을 확보하였다. 박막의 재료로 상대적으

로 낮은 강성(2 GPa)을 가지는 패럴린을 이용하여 감

도의 향상을 도모하고 있으며, 제작 용이성과 재현성을

동시에 달성하였다. 표면 응력 변화에 따른 박막의 변

형은 박막과 기판 사이의 정전용량 변화를 통해 측정

할 수 있었고, 캔틸레버 센서에서 일반적으로 사용되는

광학적 방법이 아닌 순수 전기적인 방법을 이용하고

있어, 센서뿐 만 아니라 전체 시스템의 소형화를 도모

해 현장 적용에 유리한 면이 있다. 비슷한 개념의 센서

가 이전에 연구되어 발표된 적이 있으나 본 연구에서

는 박막의 원형굴곡의 특징을 이용하여 민감도를 향상

시켰고 폭발물 감지에 대해 최초로 응용을 하였으며

성능을 직접 확인 하였다[10].

본 센서는 폭발물 감지 외에도 코팅 물질 변경에 따

라 여러 다른 종류의 기체를 초고감도로 감지할 수 있

을 것으로 예상되며, 특히 생화학 무기, 마약등의 탐지

에 이용될 수 있을 것으로 생각된다.

2. 장치의 작동 원리

본 센서는 목적 분자의 선택적 흡착에 따른 박막 변

형을 박막과 기판 사이의 정전 용량 변화를 통해 측정

할수 있는 기계화학 센서이다. Fig. 1에서 센서의 작동

원리에 대한 도식을 확인 할 수 있다. 센서는 두개의

박막 센서가 한 쌍을 이루고 있으며, 둘 중 하나의 박

막에만 흡착 물질이 코팅되어 있다. 센서가 목표 물질

에 노출되었을 때, 목표 물질은 두개의 박막 중 흡착

물질이 코팅된 박막에만 높은 특이성으로 결합하게 되

고, 이 때 발생하는 표면응력으로 인해 박막이 변형된

다. 박막의 변형은 기판과 박막 사이의 거리와 직접 상

관 관계가 있는 정전용량(capacitance) 변화를 통해 민

감하게 측정된다[11]. 온도, 압력, 습도 변화 등 센서 주

변의 환경 변화에 따른 영향은 두 박막에 동일한 조건

으로 영향을 미치게 되는데, 이러한 외란 성분들은 두

박막에서 측정된 정전용량의 차이값을 측정함으로써

효과적으로 제거가 가능하다(common mode rejection).

특히 박막의 형상을 원형굴곡 모양으로 되도록 하여

양과 음의 표면응력을 모두 측정할 수 있도록 하였다.

분자의 흡착에 따른 표면 응력 변화를 형상의 변화

Fig. 1. Working Principle. Target molecules selectively

bind onto the functionalized membrane surface and

cause surface stress change. The surface stress

change deforms the membrane and is measured by

capacitance measurement.

센서학회지 제19권 제6호, 2010 − 498 −

패럴린 박막을 이용한 기계화학적 폭발물 센서

97

등 기계적인 방법으로 측정하는 센서를 기계화학 센서

라고 하는데, 마이크로 캔틸레버(micro cantilever) 센

서가 그 대표적인 예라 할 수 있다[12]. 마이크로 캔틸레

버 센서의 예에서 알 수 있듯이 초고감도와 선택성의

센서의 제작이 가능하다. 하지만 기존 켄틸레버 센서의

경우 박막 변형 측정을 위해 광학적 방법을 이용하고

있어 구조적으로 소형 시스템을 만드는 데 한계가 있

다. 분자 흡착에 따른 켄틸레버의 기계적 공진 주파수

변화를 측정하는 방법이 대안으로 많이 연구되고 있으

나 이 또한 높은 Q-factor를 얻기 위해 복잡한 회로 장

치가 요구되고, 공기 중의 입자들과의 상호작용 효과

증가로 인해 실사용에 어려움이 있다. 본 센서는 정적

인 박막 변형을 측정하되 광학적인 방법이 아닌 정전

용량 측정 방법을 이용하도록 디자인 되어 고감도를

유지하면서도 간단한 회로구성과 소형화가 가능한 장

점을 가진다.

3. 제작 방법 및 실험 방법

3.1. 제작 방법

뜬 박막 구조의 센서를 제작 하기 위해 희생층(sacrifi-

cial layer)공정과 임계점 건조(critical point dry, CPD)를

포함한 마이크로 기전 시스템(micro electro mechanical

system, MEMS) 제조 기술이 사용되었다. 희생층으로

는 포토리소그라피(phtolithography)에 사용되는 감광

제(photo resist, PR)가 이용되어, 박막의 높이 조절이

용이하고 그 재현성 또한 뛰어나며, 잔류물이 없이 손

쉽게 제거가 가능하도록 설계하였다. 희생층을 용제로

제거하는 과정에서 표면장력에 의해 발생 가능한 박막

과 기판 간의 점착 현상은 특이점 건조를 이용해 방지

하였다.

Fig. 2는 센서의 구체적인 제작 과정을 보여준다. 절

연과 실험 관찰의 용이성을 위해 4인치 유리 웨이퍼를

기판으로 사용하였고, 공정 시작에 앞서 황산/과산화수

소 4:1 용액에 웨이퍼를10분 이상 담가 표면에 존재할

수 있는 유기물들을 완전히 제거하였다. 스퍼터(MHS-

1500, 무한진공, 대한민국)를 이용해 크롬(Cr) 약 500 Å

을 기판 위에 증착하였고, Cr-7로 습식 에칭 하여 정전

용량 측정을 위한 하위 전극을 형성하였다(Fig. 2.1). 뜬

박막 구성을 위해 1.8 µm 두께의 TEOS막(P-5000,

AMK, 미국)으로 단차를 형성하였다(Fig. 2.2). 포토리

소그라피 공정을 이용하여 2 µm 두께의 희생층을 형

성하고, 박막으로 이용할 패럴린을 화학적 기상 증착법

으로 증착하였다. 패럴린을 두께 0.5 µm로 증착한 후,

포토리소그라피 공정과 습식 에칭 방식으로 패터닝된

알루미늄 막을 마스크로 이용하여 건식 에칭(plasmaPro

800Plus, oxford instruments, 영국) 하였다(Fig. 2.4). 정

전용량 형성을 위해 하위 전극에 상응하는 상위 전극은

패럴린 박막 표면에 구성되었다. 전극은 크롬(Cr, 50 Å)

과 금(Au, 500 Å) 박막으로 이루어져 있고, 포토리소그

라피 공정을 이용하여 패터닝 되었다(Fig. 2.5). 위의 순

서대로 제작한 시편을 아세톤과 메탄올에 각각 3시간

이상 담가 희생층을 제거하고 박막이 기판에 점착되지

않도록 임계점 건조 방식으로 건조하였다(Fig. 2.6).

3.2. 센서의 기능화(functionalization)

제작된 센서는 4-Mercaptophenol(MP)을 이용해

Nitrotoluene 계열 폭발물에 대해 기능화 시켰다. 4-MP

의 알코올기는 Trinitrotoluene, Dinitrotoluene에 존재하

는 니트로기(nitro group)와 강한 상호작용을 하는 것으

로 알려져 있으며, 싸이올기(thiol group)는 센서 표면의

금박막과 반응하여 4-MP를 고정화(immobilization)하는

데 이용될 수 있어 센서의 기능화를 위해 적합한 물질

이라 할 수 있다[13]. 링커로 이용되는 벤젠 링 역시 분

자 고정시 적정한 거리를 유지해 주어 극성 분자, 예를

들어 물 분자 등이 비특이적으로 반응하는 것을 방지해

주며, 모멘트 암의 길이를 증가시키는 역할을 해 박막

변형을 좀 더 효과적으로 발생시킬 수 있다.

센서의 기능화는 금 박막의 오염 방지를 위해 센서

가 제작된 직후에 연이어 실행하였다. 4-Mercaptophe-

nol(sigma, USA)는 에탄올에 5 mM 농도로 녹여 준비

하였고, 준비된 용액 0.5 µl를 센서 표면에 가해 금 박

막과 반응시켰다. 가해진 4-MP는 금 표면에서 싸이올

기를 통해 자가조립성 단분자층(self assembled monol-

ayer, SAM)을 형성하고, 이때 극성의 알코올기가 외부

로 노출되어 폭발물과 반응할 수 있게 된다. 고정화가

완료된 센서는 에탄올을 이용해 여러번 행궈, 고정되지

않고 남아 있을 수 있는 여분의 4-MP를 제거 하였다.

Fig. 2. Fabrication process flow.

− 499 − J. Kor. Sensors Soc., Vol. 19, No. 6, 2010

신재하·이성준·차미선·김문상·이정훈

98

건조와 오염 방지를 위해, 센서는 실험 전까지 질소 분

위기에서 보관하였다.

3.3. 실험 장치 구성

실험 결과의 신뢰성과 외란의 최소화를 위해 모든

실험에 밀폐 용기와 차폐 장치를 이용하였다. 센서는

밀폐 용기 내부에 설치 하였고, 측정을 위한 전선은 납

땜으로 센서에 고정하였다. 환기관을 통해 불순물이 제

거된 질소 가스를 약 0.1 slm으로 일정하게 흘려 주었

고, 압력은 대기압보다 높은 값을 유지해 챔버의 이음

매를 통해 있을 수 있는 외기의 유입을 차단하였다. 가

해진 질소 가스는 배기관을 통해 외부로 토출시켜 챔

버 내부의 압력이 필요 이상 상승하지 않도록 하였다.

챔버는 내부 부피가 약 700 ml로 충분히 크게 제작해

지역적인 영향을 최소화 하였고, 재질은 아크릴을 이용

해 제작하였다. 시료 가스는 주입관을 통해 센서에 공

급하였고, 일정한 양의 주입을 위해 50 µl 주사기를 사

용했다. 주사기 내부에는 약 0.1 g의 DNT를 채운 후 1

시간 이상 방치하여 DNT 증기가 포화되도록 하였다.

DNT는 TNT가 공기와 만나 분해된 형태로 TNT에 비

해 100배 이상의 포화 농도(약 140 ppb)를 가져 탐지

목표 물질로 선정하였다. 주사기 입구에는 필터(DIS-

MIC-25cs, ADVANTEC, 일본)를 설치해 DNT 입자가

시료주입관을 통해 챔버로 유입되는 것을 방지하였다.

이렇게 구성된 실험 세트 전체는 도전성 상자 안에 설

치해 전기적 외란을 최소화했다. 정전용량 측정은GLK

instrument(미국), Model 3000 정전용량측정기 두 대를

이용했고, 측정된 값은 USB 단자를 통해 컴퓨터로 실

시간 저장되었다.

4. 실험 결과 및 토의

4.1. 센서 제작

MEMS 기술을 이용하여 뜬 박막 구조의 센서가 성

공적으로 제작되었다. 고분자의 한 종류인 패럴린은

MEMS 기술에서 널리 사용되는 SiO2나 Si3N4 박막에

비해 상대적으로 강성이 작아 변형이 쉬운 재료이다.

실제로 SiO2는 약 70 Gpa[14], Si3N4는 약 200 Gpa[15]의

강성을 가지고 있는 반면 페럴린의 강성은 2 Gpa 이다.

분자들의 결합으로 인해 발생하는 표면장력이 일으키

는 박막의 변형을 감지하는 본 센서에서 강성이 작은

페럴린은 높은 감도의 센서 제작에 적합한 재료이다.

또한 페럴린은 생체적합성을 가진 재료이므로 본 센서

는 향후 생체분자 감지에도 적용될 수 있다.

센서의 전체적인 구조는 Fig. 4(a)에 보여지고 Fig. 4(b)

는 실제 제작된 센서의 상면도 이다. 센서의 크기는

1.5 cm × 1 cm로 센서 하나에 총 10개의 박막이 구성되

어 있으며, 하나의 박막은 200 µm × 200 µm의 크기를

가진다. 하나의 박막이 한 종류의 분자를 감지할 수 있

으므로 기준 박막을 제외한 9개의 박막으로 9가지의

상이한 분자의 감지가 가능하다. 박막과 하위 전극 사

이의 간격은 2 µm로 희생층으로 사용하였던 PR의 두

께와 동일하다. 희생층이 제거된 후 유기용제는 임계점

건조기(samdri®-PVT-3D, tousimis, 미국)를 이용하여

건조되었다. 유기용제를 자연 건조 할 경우 박막과 기

판 사이에 서로 끌어당기는 표면장력이 발생하게 된다.

이로 인해 박막이 기판과 점착되는 현상이 나타난다.

이러한 현상을 방지하기 위하여 유기용제를 액상의

CO2로 치환한 후 CO2의 임계점(31 oC, 1072 psi) 이상

의 온도 및 압력의 상태에서 건조시키는 임계점 건조

방식을 이용하였다. 임계점 건조 방식은 떠있는 박막을

제작하기 위한 필수적인 과정이라 할 수 있다. Fig. 5

Fig. 3. Experimental set-up. Hermitic sealed chamber

(left), shielding cage and capacitance measurement

(right).

Fig. 4. (a) Schematic of sensor (b) Top view of fabricataed

sensor array.

센서학회지 제19권 제6호, 2010 − 500 −

패럴린 박막을 이용한 기계화학적 폭발물 센서

99

는 박막의 높이를 광학 프로파일러로 측정한 결과로

박막과 기판 사이의 간격이 2 µm임을 보여준다. 이는

본 센서의 핵심 구조인 뜬 박막이 제대로 형성 되었음

을 확인한 것이고 부가적으로 센서가 온전히 제작되었

음을 말해준다.

제작이 완료된 센서의 정전용량초기값이 측정되었으

며, 그 균일도는 우수하였다. 정전용량초기값은 평균

2.034 pF으로 측정되었으며, 같은 칩 위의 10개 센서

초기값 편차는 0.026 pF수준으로 측정되었다. 이와 같

은 높은 제작 균일도는 일괄공정을 특징으로 하는

MEMS 기법의 장점으로써 향후 상용화에 유리하게 작

용할 것으로 생각된다.

4.2. 폭발물 감지

개발된 센서는 약 140 ppb의 DNT농도를 감지할 수

있었다. 약 0.1 slm의 질소 가스가 유입되는 환경에서

DNT 포화 가스(140 ppb) 50 ml를 약 0.15 slm의 유량

으로 공급하였다. 이때 측정된 정전용량의 전형적인 변

화값은 Fig. 6에서 확인할 수 있다. 정전용량의 변화는

시료 주입 초기 급속히 떨어져 평형 상태에 이르고, 다

시 천천히 본래 값을 회복하는 모습을 보여주는데, 평

형 상태에 이르는 시간은 약 17 ± 1초, 초기 값을 회복

하는데는 약 37 ± 5 초의 시간이 관찰되었다. 이는 시료

주입 초기에는 고농도의 시료가 주입되어 반응이 급속

히 평형 상태에 이르고, 주입이 완료된 이후부터는 지

속적으로 유입되는 질소 가스의 영향으로 박막 표면에

흡착된 DNT 분자들이 탈착되기 때문인 것으로 생각된

다. 챔버 내부를 질소 가스로 10분 이상 충분히 환기

시킨 후 동일한 실험이 반복 되었으며, 실험 결과는 반

복적으로 관찰되었다. 약 20회 이상의 반복 실험에서

도 센서는 그 기능을 유지하였으며, 측정된 정전용량

변화값은 약 80 ± 10 fF 이었다. 이때 외란은 약 30 fF

수준으로 발생하여, 신호대잡음비(SNR)은 약 8.52로

측정되었다. 감도는 약 1.75 ppb/fF이고, 감지가능최소

농도는 신호대잡음비가 5가 되는 지점이라는 정의에

따라 최대 약 110 ppb 수준이라 할 수 있다.

실험에 사용된 DNT증기 시료는 약 140 ppb로 가정

하고 있으나 이는 포화상태를 가정한 것으로 실제로는

이보다 낮은 농도로 공급되었을 것이라 생각한다. 또한,

주사기를 이용해 공급된 양이 50 ml인데 반해 챔버의

용량이 700 ml로 약 14배 이상 큰 것을 감안할 때 챔

버 내부에 주입되는 과정에서 시료가 희석되었을 것이

고, 이 모든 사항을 고려할 때, 실제 센서에 공급된 시

료의 농도는 예상보다 적어도 10배 이상 희석된 농도

일 것으로 추측한다. 이 경우 감지가능최소농도는 약

10 ppb로 예측할 수 있으나, 이 사실의 검증을 위해서

는 좀 더 정밀한 실험이 추가적으로 필요하다.

폭발물에 대한 반응성이 확인되었으나, 센서의 실용

적 사용을 위해 선택비 특성 실험이 추가적으로 수행

되어야 할 것이다. 본 실험에 기능화 물질로 사용된 4-

Mercaptophenol은 UC Berkly, Arun Majumdar 그룹에

의해 DNT와의 선택적 결합 원리가 검증된 물질로써,

고정화된 4-MP 간의 적정한 거리와 하이드록시 그룹

(hydroxy group)의 전자 친화도로 인해 DNT와 특이적

으로 반응하는 것으로 알려져있다[13]. 그러나 본 장치의

실용화를 위해서는 실험적 검증이 반드시 필요할 것이

며, 이는 향후 추가적인 연구를 통해 확인될 것이다.

5. 결 론

패럴린을 이용하여 박막 구조의 기계화학적 센서를

개발 및 제작하고 그것의 성능을 폭발물 감지로 확인

하였다. MEMS 기술을 이용함으로써 센서의 정밀한

형상 구현이 가능했고 제조의 균일성 및 재현성이 확

보되었다. 제작된 센서는 폭발물 탐지의 목표 물질인

Fig. 5. Surface profile of sensor(unit : µm).

Fig. 6. Typical signal response when the sensor is

exposure to DNT vapor.

− 501 − J. Kor. Sensors Soc., Vol. 19, No. 6, 2010

신재하·이성준·차미선·김문상·이정훈100

DNT가 농도 140 ppb로 주입되었을 때 80 ± 10 fF의 정

전용량 변화를 나타내었다. 기존의 폭발물 탐지 장치에

비해 개발된 센서는 크기와 무게는 작은 반면 ppb 농

도의 폭발물 감지가 가능하다는 장점을 가지고 있다.

그리고 전기적 측정 방식을 이용하므로 소형의 시스템

을 구축하기 용이하다. 각각의 박막을 다른 종류의 가

스에 반응하는 물질로 기능화 시키는 경우 하나의 센

서로 동시에 다양한 종류의 가스를 탐지하는 것이 가

능하다는 점도 이 센서의 특이점이라 할 수 있다. 이

센서의 개발은 소형 폭발물 탐지 장치의 새로운 가능

성을 보여준다.

감사의 글

이 논문은 지식경제부21세기 프런티어 사업, 지능 로

봇 사업의 일환으로 진행되었으며, 2007년도 정부(교육

과학기술부)의 재원으로 한국연구재단의 대학중점연구

소 지원사업으로 수행된 연구임(2009-0094044). 또한

지식경제부 및 한국산업기술평가관리원의 산업원천기

술개발사업의 일환으로 수행하였음[10033590]. 장치의

실험과 제작은 서울대 반도체 공동연구소에서 수행됨.

참고 문헌

[1] S. Singh, “Sensors-An effective approach for the

detection of explosives”, J. Hazardous Materials,

vol. 144, no. 1-2, pp. 15-28, 2007.

[2] H. Huang, B. SanFilipo, A. Oren, and I.J. Won,

“Coaxial coil towed EMI sensor array for UXO

detection and characterization”, J. Applied Geo-

physics, vol. 61, no. 3-4, pp. 217-226, 2007.

[3] M. Fujimoto and K. Nonami, “Mine detection algo-

rithm using pattern classification method by sensor

fusion-experimental results by means of GPR”, Sys-

tems and Human Science, pp. 259-274, 2005.

[4] Olivier L. Collin, Carolyn M. Zimmermann, and

Glen P. Jackson, “Fast gas chromatography negative

chemical ionization tandem mass spectrometry of

explosive compounds using dynamic collision-

induced dissociation”, International Journal of

Mass Spectrometry, vol. 279, no. 2-3, pp. 93-99,

2009.

[5] R. G. Ewing, D. A. Atkinson, G. A. Eiceman, and

G. J. Ewing, “A critical review of ion mobility spec-

trometry for the detection of explosives and explo-

sive related compounds”, Talanta, vol. 54, no. 3, pp.

515-529, 2009.

[6] Sarah J. Toal and William C. Trogler, “Polymer sen-

sors for nitroaromatic explosives detection”, J.

Materials Chemistry, vol. 16, pp. 2871-2883, 2006.

[7] J.-S. Park, K.-B. Park, S.-D. Kim, and H.-D. Park,

“Trends in recent sensor technology using nano

materials-Review”, J. Kor. Sensors Soc., vol. 18, pp.

327-336, 2009.

[8] M. W. Son, J. B. Choi, H. I. Hwang, and K. S. Yoo,

“Fabrication and characteristics of NOx gas sensors

using WO3 and In2O3 thick films to monitor air pol-

lution”, J. Kor. Sensors Soc., vol. 18, pp. 263-268,

2009.

[9] Y. Engel, R. Elnathan, A. Pevzner, G. Davidi, E.

Flaxer, and F. Patolsky, “Supersensitive detection of

explosives by silicon nanowire arrays”, Angewandte,

pp. 6830-6835, 2010.

[10] S. Satyanarayana a, D. T. McCormickb, and A.

Majumdar, “Parylene micro membrane capacitive

sensor array for chemical and biological sensing”,

Sensors and Actuators B, vol. 115, pp. 494-502,

2006.

[11] M.S. Cha, J.H. Shin, J.H. Kim, I.C. Kim, J.B. Choi,

N.H. Lee, B.G. Kim, and J.H. Lee “Biomolecular

detection with a thin membrane transducer”, Lab on

a Chip, vol. 8, pp. 932-937, 2008.

[12] R. Raiteri, M. Grattarola, H.-Jü. Butt, and P. Skládal,

“Micromechanical cantilever-based biosensors”, Sen-

sors and Actuators A: Physical, vol. 147, no. 2,3,

pp. 516-521, 2008.

[13] D. Raorane, S.-H. “Shawn” Lim, and A. Majumdar,

“Nanomechanical assay to investigate the selectiv-

ity of binding interactions between volatile benzene

derivatives”, Nano Letters, vol. 8, no. 7, pp. 229-

235, 2008.

[14] M. T. Kim, “Influence of substrates on the elastic

reaction of films for the microindentation tests”,

Thin Solid Films, vol. 283, pp. 12-16, 1996.

[15] J. F. Shackelford and W. Alexander, CRC Materials

Science and Engineering Handbook, CRC Press,

New York, pp. 509.

센서학회지 제19권 제6호, 2010 − 502 −

패럴린 박막을 이용한 기계화학적 폭발물 센서 101

신 재 하

• 2006년 서울대학교 기계항공공학부 학사

• 2010년~현재 서울대학교 기계항공공학부

박사과정

차 미 선

• 1989년 ~ 1993년 부산대학교 미생물학과

학사

• 1993년 ~ 1995년 부산대학교 미생물학과

석사

• 1999년 ~ 2003년 부산대학교 미생물학과

박사

• 2006년 ~ 현재 서울대학교 정밀기계설계

공동연구소 연구교수

이 정 훈

• 1985년 ~ 1989년 서울대학교 기계설계학

과 학사

• 1989년 ~ 1991년 서울대학교 기계설계학

과 석사

• 1991년 ~ 1996년 국방과학연구소 연구원

• 1996년 ~ 2000년 미국 UCLA 기계항공

공학과 박사

• 2000년 ~ 2003년 미국 Northwestern 대

학교 기계공학과 조교수

• 2004년 ~ 현재 서울대학교 기계항공공학

부 부교수

이 성 준

• 2007년 서울대학교 기계항공공학부 학사

• 2009년 서울대학교 기계항공공학부 석사

• 2010년~현재 서울대학교 기계항공공학부

박사과정

김 문 상

• 1980년 서울대학교 기계설계학과 학사

• 1982년 서울대학교 기계설계학과 석사

• 1986년 베를린대학교 기계공학과 박사

• 2003년 ~ 현재 과학기술부 21세기 프론티

어 “인간기능 생활지원 지능로봇 사업” 사업단장

− 503 − J. Kor. Sensors Soc., Vol. 19, No. 6, 2010