유리염소 측정을 위한 일회용 스트립 센서

김승기,강태영,차근식,남학현,신재호,Kim, Seung Ki,Kang, Tae Young,Cha, Geun Sig,Nam, Hakhyun,Shin, Jae Ho 한국전기화학회 2012 한국전기화학회지 Vol.15 No.4

수질 분석에서 염소 소독제 잔류량 측정은 세균학적 안전성 확보와 염소의 과다 주입을 억제하기 위한 수단으로 매우 중요한 의미를 갖는다. 이러한 휴대용 잔류염소 측정기 개발을 위한 일회용 유리염소 스트립 센서를 스크린 프린팅 기술을 이용한 탄소 전극으로 제작하였다. 탄소 전극은 금과 백금 전극에 비해 결합염소(특히 $NH_2Cl$) 방해종에 대한 영향이 적었으며, -0.3 V(vs. Ag/AgCl) 인가전위에서 유리염소에 대해 안정한 감응성을 나타냈다. 이렇게 제작된 탄소 전극에 모세관현상으로 일정량의 시료를 재현성 있게 도입할 수 있는 유로구조를 갖는 일회용 스트립센서로 제작하였고, 잔류 유리염소의 분석에 적용하였다. The measurement of residual chlorine as a disinfectant is very important to ensure the safety against the pathogenic microbes and to suppress injection. The portable free chlorine sensor was fabricated with a disposable strip format by a screen printing method. The strip sensors prepared with a carbon-Ag/AgCl(cathode-anode) combination exhibited less interfering responses towards combined chlorine species(especially $NHCl_2$) and oxygen than the sensors prepared with other metals(i.e., gold and platinum). Free chlorine was determined chronoamperometrically with carbon-based electrodes at an applied potential of -0.3 V(vs. Ag/AgCl). A channel was built on the strip-type electrode for easy sampling, and the resulting strip sensors were employed to determine the concentrations of residual free chlorine.

벤조티아졸기를 갖는 벤조크라운에테르를 전극물질로 사용한 $K^+$ 이온선택성 막전극

홍욱선,권혜경,차근식,남학현,장승현,정광보,Hong, Uk Sun,Kwon, Hye Kyong,Cha, Geun Sig,Nam, Hakhyun,Chang, Seung Hyun,Chung, Kwang Bo 대한화학회 1995 대한화학회지 Vol.39 No.9

33중량%의 PVC와 66중량%의 o-NPOE 가소제에 1중량%의 중성 전극물질인 4'-benzothiazolyl-benzo-15-crown-5를 사용하여 성형한 막전극은 다른 15-크라운-5난 18-크라운-6 유토체들에 비하여 나트륨에 대하여 보다 낮은 선택성을 갖는 칼륨선택성을 나타내었다. 이 막전극의 전기화학적 성질들(감응기울기, 선택성, 섬출한계 및 수명)을 잘 알려져 있는 칼륨선택성 전극물질인 발리노마이신, benzo-15-crown-5, 4'-aminobenzo-15-15-crown-5, benzo-18-crown-6, dibenzo-18-crown-6 및 bis[(benzo-15-crown-5)-4'-ylnethuyl]pimelate를 사용한 전극막들의 것과 동일한 실험 조건하에서 비교하였다. 이러한 비교연구를 통하여 벤조티아졸기가 치환된 벤조크라운에테르 화합물이 증가된 칼륨이온 선택성을 나타내게되는 이유를 치환기의 효과와 이온의 분배계수효과로 설명하였다. The ion-selective membrane fabricated with 33 wt% PVC, 66 wt% o-NPOE and 1 wt% 4'-benzothiazolylbenzo-15-crown-5 (TB15C5) as a neutral carrier exhibited an enhanced selectivity to potassium ion over sodium ion compared to those prepared with other 15-crown-5 or 18-crown-6 derivatives. The potentiometric properties (response slope, selectivity, detection limits and lifetime) of TB15C5-based ISE membranes along with those based on valinomycin, benzo-15-crown-5 (B15C5), 4'-aminobenzo-15-crouwn-5 (AB15C5), benzo-18-crown-6 (B18C6), dibenzo-18-crown-6 (DB18C6) and bis[(benzo-15-crown-5)-4'-ylmethyl]pimelate (PI-Ⅱ) ionophores were carefully examined under the same experimental conditions. The enhanced selectivity of TB15C5-based membrane to potassium is explained in terms of the effect of the benzothiazol functional group and the distribution coefficients of metal ions.

금속 산화물을 포함한 탄소반죽 전극 어레이로 제작한 전자 혀

한종호,김동선,김종식,윤인준,차근식,남학현,Han Jong Ho,Kim Dong Sun,Kim Jong Sik,Yoon In Jun,Cha Geun Sig,Nam Hakhyun 한국전기화학회 2004 한국전기화학회지 Vol.7 No.4

금속산화물 $(TiO_2,\;RuO_2,\;PbO_2,\;Ni(OH)_2)$과 Prussian blue (PB)를 각각 탄소반죽에 혼합한 후 스크린 프린팅 기법으로 6종의 탄소반죽 전극들을 제작하였다. 제작된 탄소반죽 전극들로 전자혀 시스템을 제작하여 다양한 음료수와 식품에 대한 감응을 0.1M carbonate buffer, pH 9.6완충 용액에 묽힌 후 대시간전류법의 방법으로 측정하였다 얻어진 자료를 주성분 분석법 (principal component analysis; PCA)으로 처리한 후 식음료의 맛을 평가할 수 있도록 2차원 좌표계에 표시하였으며, 그 결과 본 실험에서 제작한 시스템 및 분석법은 다양한 식음료의 종류를 뚜렷이 구분해 낼 수 있음을 확인하였다. All array of carbon paste-based electrodes was prepared by screen printing the carbon paste modified with metal oxides $(TiO_2,\;RuO_2,\;PbO_2,\;Ni(OH)_2)$ and Prussian blue (PB). An electronic tongue system was assembled with the carbon-paste electrode array, and applied to discriminate the tastes of various commercial beverages and foods by measuring the chronoamperometric responses to the samples diluted in 0.1M carbonate buffer (pH 9.6). The results were analyzed with principal component analysis(PCA) method and plotted on two dimensional PCA coordinate; it was apparent that the amperometric electronic tongue system could discriminate the types of various foods and beverages.

흐름계를 이용한 크롬도금 용액의 Cr(Ⅲ)와 Cr(Ⅵ)의 분광학적 동시 분석 방법

김선관,남학현,소재춘,이원,차근식,한상현,Kim, Sun Kwan,Nam, Hakhyun,So, Jae Chun,Lee, Won,Cha, Geun Sig,Han, Sang Hyun 대한화학회 1995 대한화학회지 Vol.39 No.2

크롬도금 용액에 공존하고 있는 Cr(III)와 Cr(VI)의 양을 자외선/가시광선 분광기에 장착한 흐름계 장치를 이용하여 시료당 5분 이내에 두 가지 물질의 양을 동시에 분석하는 방법을 개발하였다. Cr(III)와 Cr(VI)는 각각 580 nm와 440 nm에서 0.05 g/L와 0.005 g/L 이상의 범위에서 Beer-Lambert 법칙에 따르는 특성 ${\lambda}_{max}$를 나타내며, 이 파장들에서의 흡광도는 pH<4의 조건에서는 pH변화에 거의 영향을 받지 않았다. 따라서 일반적으로 크롬의 농도가 수 g/L인 후처리 크롬 도금조의 용액을 흐름계의 장치에서 pH=1의 황산 용액으로 묽힌 후, 자외선/가시광선 분광기로 측정하면 Cr(III)와 Cr(VI)의 양 및 총 크롬의 양을 기존의 산화-환원 적정 방법(최소 40분/sample)보다 간편하고 신속정확하게 동시 정량할 수 있었다. 이 장치는 설치 및 사용이 간단하고, 설치 비용이 저렴하므로 많은 도금 산업 현장에서 용이하게 응용할 수 있다. The amount of Cr(Ⅲ) and Cr(Ⅵ) in a chromium plating solution could be determined simultaneously within five minutes using UV/VIS spectrophotometer coupled with a flow-through analysis(FTA) setup. The λmax's at 580 nm and 440 nm which correspond to Cr(Ⅲ) and Cr(Ⅵ), respectively, well obey the Beer-Lambert law in the range over 0.05 g/L for Cr(Ⅲ) and 0.005 g/L for Cr(Ⅵ). when the pH of the sample is less than 4.0, the absorption extinction coefficients of those peaks are not much dependent on the proton concentration. The amount of Cr(Ⅲ) and Cr(Ⅵ), and the total chromium in post treatment chromium plating solution, which normally has few g/L of Cr concentration, could be easily measured using UV/VIS spectrophotometry after the sample had been diluted with sulfuric acid of pH=1.0 in the flow-through analysis setup; this method is far more convenient and faster than the common redox titration (which requires at least 40 min/sample) method, while the accuracy of the method is highly comparable to conventional titrimetric method. Since the implementation of an PTA-UV/VIS setup in any plating industry is cost effective and easy to operate, the analytic method described in this paper may be applied directly for in situ analysis of plating solutions.

Coextraction 형 음이온선택성 광센서를 이용한 인체 타액 내의 티오시안염 양의 결정

남학현(Hak Hyun Nam),차근식(Geun Sig Cha),한상현(Sang Hyun Han) 광운대학교 인문사회과학연구소 1994 인문사회과학논문집 Vol.23 No.-

단일 조성 실온 경화형 실리콘러버를 지지체로 사용한 고체상 탄산이온선택성 전극의 개발

김미경,윤인준,조성호,신혜라,한종호,하정한,남학현,차근식,Kim, Mi-Kyoung,Yoon, In-Jun,Cho, Sung-Ho,Shin, Hye-Ra,Han, Jong-Ho,Ha, Jeong-Han,Nam, Hak-Hyun,Cha, Geun-Sig 대한화학회 2004 대한화학회지 Vol.48 No.3

소형 고체상 전극에 단일 조성 실온 경화형(one-component room temperature vulcanizing type) 실리콘러버 730(730 RTV)을 지지체로 도입하여 가소제가 필요 없는 탄산이온선택성 전극막을 개발하였다. 본 연구에서 최적화된 탄산이온선택성 전극막의 조성은 85.75 wt%의 730 RTV, 11.08 wt%의 trifluoroacetyl-p-decylbenzene(TFADB), 3.17 wt%의 tridodecyl-methylammonium chloride(TDMACl)로 제조 되었고, 우수한 전기화학적 특성(감응기울기 (26.3 mV/dec.), 선택성($logKT^{pot}_{CO_{2},Cl^-}$= -4.00, $logKT^{pot}_{TCO_{2},Sal^-}$=1.69), 검출한계(4.0${\times}10^{-4}M$))을 보였으며, 이와 같은 조성의 막을 도입한 평면형 고체상 센서는 60일 이상 초기특성을 유지하였다. We developed a miniaturized solid-state carbonate ion-selective electrode (carbonate ISE) based on one-component room temperature vulcanizing type silicone rubber 730 (730 RTV) without adding plasticizer to the matrix. The optimized carbonate ion selective membrane is prepared with 85.8 wt% of 730 RTV, 11.1 wt% of trifluoroacetyl-p-decylbenzene (TFADB), and 3.1 wt% of tridodecyl-methylammonium chloride (TDMACl). This carbonate ISE exhibited excellent potentiometric properties (i.e., slope: 26.3 mV/dec; selectivity: $logKT^{pot}_{CO_{2},Cl^-}$= -4.00 and $logKT^{pot}_{TCO_{2},Sal^-}$=1.69); and detection limit for $TCO_2:\;4.0{\times}10^{-4}M$). In addition, the early potentiometric properties of the solid-state sensor with optimized membrane composition were not deteriorated for more than 60 days.

금속 포르피린을 이용한 비대칭성 염화이온선택성 막전극

오도석,신두순,김복희,팽기정,차민종,차근식,Do Seok Oh,Doo Soon Shin,Bokhee Kim,Ki Jung Paeng,Min Jong Cha,Geun Sig Cha 대한화학회 1993 대한화학회지 Vol.37 No.12

암모늄선택성 전극을 이용한 요소센서의 오차보정에 관한 연구

김영노,신두순,김창용,신재호,남학현,차근식,Kim, Young No,Shin, Doo Soon,Kim, Chang Yong,Shin, Jae Ho,Nam, Hakhyun,Cha, Geun Sig 대한화학회 1995 대한화학회지 Vol.39 No.12

Nonactin을 이온운반체로 사용한 암모늄선택성 전극막 위에 urease를 고정시킨 형태의 요소센서는 혈액 중 여러가지 이온으로부터 방해작용을 받을 수 있다. 이 방해작용은고정화된 효소반응보다는 암모늄선택성 전극막 자체의 부적합한 선택성의 기인한 것이며 본 연구에서는 혈액 중의 요소를 측정할 경우 이들 방해이온에 의해 발생된 오차를 보정하고자 하였다. 이를 위해 혈액 속에 각 방해이온의 정상 평균농도를 포함하고 있는 용액을 검정용액으로 사용하여 이들 방해이온으로부터의 오차를 감소시키고자 하였다. 또한 칼륨이온선택성 전극을 부가적으로 사용하여 요소전극의 측정치를 보정하여 오차를 최소화하고자 하였다. 이와 같은 방법들에 의해 보정된 측정치의 오차는 보정하지 않았을 경우에 비해 현저히 감소함을 알 수 있었다. Urea sensors, prepared by immobilizing urease on ammonium-selective membrane electrodes doped with nonactin, can show interference from several ionic species present in blood samples (e.g., sodium, potassium, and endogenous ammonium ions). This interference problem does not arise from the immobilized biocatalytic reaction but rather from the innate response of the base transducer to ionic species in the sample. In this work, the use of calibrators containing adequate amounts of ionic species is examined to reduce errors caused by endogenous ionic interferences with blood urea measurements. Simultaneous measurements of the interfering species with additional sensors and subsequent substractions of these values from the urea electrode signals are also described. It is shown that the use of a potassium-selective electrode with an adequate calibrator system greatly enhances the accuracy of the urea sensor measurements.

이산화납/탄소 반죽 전극을 이용한 과당 농도 측정 스트립센서

이재선,조주영,허민,임우진,이상은,남학현,차근식,신재호,Lee, Jae Seon,Cho, Joo Young,Heo, Min,Lim, Woo-Jin,Lee, Sang Eun,Nam, Hakhyun,Cha, Geun Sig,Shin, Jae Ho 한국전기화학회 2014 한국전기화학회지 Vol.17 No.2

본 연구에서는 스크린 프린팅 방법을 이용하여 이산화납($PbO_2$)/탄소 반죽 전극을 제작하고, 이를 전기화학 방법의 과일 천연당(포도당, 자당, 과당) 측정용 센서로 이용하였다. 이산화납/탄소 반죽전극은 탄수화물과 같은 유기화합물의 전기화학적 산화촉매 신호를 측정함으로써 효소를 사용하지 않고도 당의 측정이 가능하다. 또한 측정 시 심각한 방해작용을 하는 아스코르브산(ascorbic acid)은 Nafion 막을 전극표면에 도입함으로써 효과적으로 감소시켰다. 최적화된 Nafion/이산화납/탄소 반죽 전극은 사람이 느끼는 상대당도(과당>자당>포도당)와 유사하게 각 당에 대한 감응신호를 나타내었다. A strip sensor based on $PbO_2$/carbon paste electrode was prepared by a screen-printing method, and employed to electrochemically determine the concentration of fruit sweeteners(i.e. glucose, sucrose, and fructose). The $PbO_2$/carbon paste electrode could monitor electrocatalytic oxidation of organic compounds such as carbohydrates, and measure the levels of natural sweeteners without enzyme. Severe interference from ascorbic acid was effectively reduced by modifying the electrode surface with a Nafion membrane. The response level of the Nafion/$PbO_2$/carbon paste electrode increased in the order of fructose, sucrose, and glucose, which corresponds to the order of sweetness perceived by humans.

N-히드록시숙신이미드로 수식한 탄소반죽전극을 이용한 도파민의 전기화학적 측정

유재현,우병욱,김순신,엄정희,남학현,차근식,Yoo Jae Hyun,Yoo Byung Wook,Kim Soon Shin,Uhm Jung Hee,Nam Hakhyun,Cha Geun Sig 한국전기화학회 2001 한국전기화학회지 Vol.4 No.3

활성화된 탄소반죽전극 표면을 N피드록시숙신이미드(NHS)층으로 수식한 후, 이 전극을 이용하여 square-wave voltammetry방법으로 과량의 아스코빅산 존재 하에서 도파민을 측정하였다. 수식된 전극의 특성은 도파민과 아스코빅산 혼합용액에서 순한전압전류법을 이용하여 조사하였다. 도파민과 아스코빅산의 산화 피크의 분리는 시료용액의 pH에 큰 영향을 받았으며, pH 4.0에서 최대의 피크분리(172mv)를 보였다. 따라서 도파민을 정량하기 위한 square-wave voltammeoy는 140 mM NaCl을 포함하는 100 mM phosphate buffered saline (PBS)의 pH 4.0 조건에서 수행하였다. NHS로 수식된 전극은 0.2mM 아스코빅 산의 존재 하에서 도파민의 농도 $5.0\times10^{-2}$까지 검출한계와 감응기울기 $6.1{\mu}A/{\mu}M$의 감도를 나타내었다. 반면 수식되지 않은 전극은 $1.0{\mu}M$의 검출한계와 $0.93{\mu}A/{\mu}M$ 기울기를 나타내어 표면에 수식된 N-히드록시숙신이미드가 도파민의 감응을 촉진함을 보여주었다. An activated carbon paste electrode was modified with the N-Hydroxysuccinimide(NHS) layer and applied to determine the dopamine in the presence of an excess ascorbic acid using square-wave voltammetry. The electrochemical properties of the modified electrode were examined in the solution containing dopamine/ascorbic acid using cyclic voltammetry(CV): the separation between the oxidation peaks of dopamine and ascorbic acid was largely dependent on the pH of the sample solution and became maximum at pH 4.0. Hence, the square-wave voltammetric determination of dopamine was carried out in a pH 4.0, 100mM phosphate buffer saline(PBS) containing 140mM NaCl. The detection limit and response slop were improved from $1.0{\mu}M\;to\;5.0\times10^{-2}{\mu}M\;and\;from\;0.93{\mu}A/{\mu}M\;to\;6.1{\mu}A/{\mu}M$, respectively, upon modification of the electrode surface by NHS.