고에너지밀도 리튬이차전지 후막전극용 고농도 슬러리 개발

전원용,유정근 한국공업화학회 2022 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2022 No.-

세개의 오스뮴 고분자를 이용한 요산의 전기화학적 측정방법

전원용,최영봉,Jeon, Won-Yong,Choi, Young-Bong 한국전기화학회 2016 한국전기화학회지 Vol.19 No.2

전기화학적 방법을 통한 요산 (Uric acid) 정량분석을 위해 수용성 고분자 (hydrogel polymer)를 배위시킨 오스뮴 고분자 화합물과 요산 산화효소 (Uricase), 가교를 위한 PEGDGE (poly(ethylene glycol) diglycidyl ether)가 혼합된 용액을 스크린 프린팅된 탄소 전극 (SPCEs) 위에 흡착하여 측정하였다. 수용성 오스뮴 고분자의 전위를 조절하기 위해 리간드인 피리딘링의 4번 위치에 다른 전기음성도의 작용기를 갖는 오스뮴 고분자 화합물을 합성하였다. 합성된 오스뮴 고분자 화합물은 PAA-PVI (Poly(acrylic acid)-poly(vinyl imidazole)-$[osmium(4,4^{\prime}-dichloro-2,2^{\prime}-bipyridine)_2Cl]^{+/2+}$), PAA-PVI-$[osmium(4,4^{\prime}-dimethyl-2,2^{\prime}-bipyridine)_2Cl]^{+/2+}$, PAA-PVI-$[osmium(4,4^{\prime}-dimethoxy-2,2^{\prime}-bipyridine)_2Cl]^{+/2+}$이다. 제작된 효소전극은 순환전압전류법 (cyclic voltammetry)을 통해 uric acid에 의한 오스뮴 고분자 화합물들의 산화 촉매 전류(oxidation catalytic current)를 측정하여 uric acid의 농도를 정량적으로 분석할 수 있었다. 오스뮴 고분자 화합물들 중 0.215 V의 산화환원 전위를 갖는 $PAA-PVI-[Os(dme-bpy)_2Cl]^{+/2+}$ (PAA-PVI-osmium$(4,4^{\prime}-dimethyl-2,2^{\prime}-bipyridine)_2Cl$]$^{+/2+}$) 화합물을 이용하여 대표적인 간섭물질인 아스코르브산 (AA)과 포도당 (glucose)의 산화 신호의 간섭효과를 피할 수 있었다. 이를 이용하여 제작된 전극은 0.33 V 전위에서 다양한 농도의 uric acid (1.0, 1.5, 2.0, and 5.0 mM)의 전류를 측정한 결과 $r^2=0.9986$의 좋은 선형성을 갖는 것을 확인하였다. 이는 복잡하지 않은 간단한 방법과 일회용의 전극을 사용하기 때문에 현장현시 검사 (point of care; POC)에 적합한 요산측정용 바이오센서로서의 가능성을 확인 할 수 있었다. Screen printed carbon electrodes (SPCEs) with immobilized osmium-based hydrogel redox polymer, uricase and PEGDGE can be used to apply uric acid electrochemical detecting. The osmium redox complexes were synthesized by the coordinating pyridine group having different functional group at 4-position with osmium compounds. The synthesized poly-osmium hydrogel complexes are described as PAA-PVI-$[Os(dCl-bpy)_2Cl]^{+/2+}$, PAA-PVI-$[Os(dme-bpy)_2Cl]^{+/2+}$, PAA-PVI-$[Os(dmo-bpy)_2Cl]^{+/2+}$. The different concentrations of uric acid were measured by cyclic voltammetry technique using enzyme-immobilized SPCEs. The prepared SPCEs using PAA-PVI-$[Os(dme-bpy)_2Cl]^{+/2+}$ showed no interference from common physiologic interferents such as ascorbic acid (AA) or glucose. The resulting electrical currents at 0.33 V vs. Ag/AgCl displayed a good linear response with uric acid concentrations from 1.0 to 5.0 mM. Therefore, this approach allowed the development of a simple, point of care in the medical field, disposable electrochemical uric acid biosensor.

점진적 연관 규칙을 이용한 침입탐지 시스템의 오 경보 패턴 분석 프레임워크 설계

전원용(Won Yong Chon),김은희(Eun Hee Kim),신문선(Moon Sun Shin),류근호(Keun Ho Ryu) 한국정보과학회 2004 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.31 No.2Ⅰ

침입탐지시스템에서 발생되는 오 경보는 false positive 와 false negative로 구분된다. false positive 는 실제적인 공격은 아니지만 공격이라고 오인하여 경보를 발생시켜 시스템의 효율성율 떨어뜨리기 때문에 false positive 패턴에 대한 분석이 필요하다. 오 경보 데이터는 시간이 지남에 따라 데이터의 양뿐만 아니라 데이터 패턴의 특성 또한 변하게 된다. 따라서 새로운 데이터가 추가될 때 마다 오 경보 데이터의 패턴을 분석할 수 있는 도구가 필요하다. 이 논문에서는 오 경보 데이터로부터 false positive 의 패턴을 분석할 수 있는 프레임워크에 대해서 기술한다. 우리의 프레임워크는 시간이 지남에 따라 변하는 데이터 의 패턴 특성을 분석할 수 있도록 하기 위해 점진적 연관규칙 기법을 적용한다. 이 프레임워크를 통해서 false positive 패턴 특성의 변화를 효율적으로 관리 할 수 있다.

IDS의 False Alarm 발생율 감소를 위한 데이터 마이닝 기반의 분류모델

전원용(Won Yong Chon),신문선(Moon Sun Shin),김은희(Eun Hee Kim),류근호(Keun Ho Ryu) 한국정보과학회 2004 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.31 No.1A

IDS에서 발생되는 경보의 수는 최근 인터넷 애플리케이션의 발달로 인하여 급격히 증가하고 있으며, 그로인해 오 경보의 수도 함께 증가하고 있다. 발생된 경보들은 침입탐지 시스템의 성능저하와 alert flooding 의 원인이 된다. 따라서 이 논문에서는 다량의 경보 중에서 오 경보(False Alarm)의 발생을 감소시킬 수 있는 오 경보 분류 모델을 제안한다. 제안된 오 경보 분류 모델은 데이터 마이닝 기법들 중에서 분류 기법을 기반으로 구현되었다. 실험 을 통해서 IDS에서 발생하는 경보 중에서 정상데이터이나 공격으로 잘못 판단하여 발생하는 False Positive의 발생율이 현저히 감소됨을 확인할 수 있었다. 제안된 오경보 분류 모델은 경보메시지 축약의 효과가 있으며 침입탐지 시스템의 탐지율을 높이는데 활용될 수 있다.

항원인 마뇨산에 결합된 도파민을 이용한 전기화학적 면역 분석법

최영봉,전원용,김혁한,Choi, Young-Bong,Jeon, Won-Yong,Kim, Hyug-Han 한국전기화학회 2014 한국전기화학회지 Vol.17 No.3

In this work, we describe an electrochemical immunosensor for simple, fast and quantitative detection of a urinary hippuric acid (HA). Urinary HA, of molecular weight 180 DA, is one of the major metabolites and biological indicators in toluene-exposed humans. Simple and ubiquitous monitoring of exposure to toluene is very important in occupational health care. We propose the electrochemical immunoassay based on the dopamine-antigen conjugate for detecting hippuric acid. Our electrochemical immunoassay system employs a conjugate of dopamine (DA) as an electrochemical active molecule and hippuric acid (HA) as an antigen. As an electrochemical aspect, dopamine (DA) containing two hydroxyl group can show excellent redox signal. Also, dopamine-tethered hippuric acid (DA-HA) shows the reversible redox signal in the immunoassay. The competition between HA and DA-HA generated electric signals proportional to HA concentration. The electrochemical immunoassay was performed with DA-HA on the screen printed carbon electrodes (SPCEs), and then applies the mixture antigen (HA) and HA-antibody. The electrical signals were proportional to HA in the range of 0.010~2.500 mg/mL which is enough range to be used for the point-of-care. 이 논문에서는 체내에 존재하는 작은 유기물의 하나인 마뇨산을 빠르고 정량적으로 검출하기 위하여 전기화학적 면역분석법을 이용하였다. 마뇨산은 톨루엔이 인체에 노출되었을 때의 주된 신진 대사 물질로서 대표적인 생화학적 지표물질이다. 톨루엔 노출에 대한 신속하고 정확한 관찰은 산업현장에서 건강관리를 위하여 매우 중요하다. 그래서 마뇨산을 빠르고 정확하게 검출하기 위하여 전기화학적 면역분석법을 실시하였다. 본 연구에서 제시하는 새로운 면역분석방법은 전기화학적 활성물질의 하나인 도파민을 측정물질인 마뇨산과 직접 공유결합을 통하여 항원이 포함된 복합체를 합성하였다. 전기화학적 측면에서 도파민은 두 개의 하이드록시기를 가지고 있어 매우 뛰어난 산화/환원 신호를 보인다. 또한 도파민-마뇨산 복합물도 뛰어난 산화/환원 신호를 보이기 때문에 면역 분석에 적합하다. 도파민-마뇨산 복합물과 마뇨산의 항체와의 균질경쟁반응을 전기화학적인 방법을 통하여 관찰하였다. 본 면역분석을 통하여 실시한 결과는 마뇨산의 농도가 0.010~2.500 mg/mL 까지 정량적으로 분석됨으로써 실제 면역 센서에 적용할 수 있음을 확인하였다.

The Coordination of Pyridyl-N to Pentacyanoferrate for the Electrochemical Detecting Small Organic Molecules

최영봉,전원용,Hyug-Han Kim 대한화학회 2013 Bulletin of the Korean Chemical Society Vol.34 No.2

The coordination of pyridyl-N to pentacyanoferrate for the detection of small organic antigens in solution is presented. The unique contribution of this paper is the direct conjugation of pyridyl-N in small organic antigens to pentacyanoferrate. Pentacyanoferrate is promising as an electrochemical label owing to its good electrochemical properties, which can be utilized to generate an electrical signal in homogeneous electrochemical immunoassays. The facilely synthesized pyridyl-N to pentacyanoferrate was characterized by the electrochemical and spectroscopic methods. Hippuric acid (HA) has been detected competitively on the interaction of free HA and pentacyanoferrate-(4-aminomethylpyridine-hippuric acid) (Fe-HA) to its antibody, with the detection limit of 0.50 μg mL−1. While pentacyanoferrate-based immunoassay is in its simplicity and infancy, the proposed immunoassay offers attractive opportunities for developing pyridyl-N-based the electrochemical detection of small organic antigens in the health care area.

Electrochemical Immunoassay for Detecting Hippuric Acid Based on the Interaction of Osmium-Antigen Conjugate Films with Antibody on Screen Printed Carbon Electrodes

최영봉,전원용,김혁한 대한화학회 2012 Bulletin of the Korean Chemical Society Vol.33 No.5

An electrochemical immunoassay based on osmium-hippuric acid (HA) conjugate films onto the electrode is presented for the detection of urinary HA. This is the first report on the use of the oxidative electropolymerization of 5-amino-1,10-phenanthroline (5-NH2-phen) for immobilizing an antigen, osmium-conjugated HA. As a redox mediator, [Os(5-amino-1,10-phenanthroline)2(4-aminomethylpyridine-HA)Cl]+/2+ (Os-phen-HA) was successfully synthesized and electropolymerized onto the screen-printed carbon electrodes (SPCEs). The interaction between osmium-HA conjugate films and antibody-HA (anti-HA) was performed by cyclic voltammetry (CV) and differential pulse voltammetry (DPV). The electrical signals were linearly proportional to urinary HA in the range of 0.1-5.0 mg/mL, which is sufficient for use as an immunosensor using a cutoff concentration of 2.0 mg/mL in urine samples. The proposed electrochemical immunoassay method can be extended to various applications for detecting a wide range of different small antigens in the health care area.

전기화학적인 방법을 이용한 탄소나노튜브 전극상의 오스뮴 착물의 고정화 및 혈당센서에 관한 응용

최영봉,전원용,김혁한,Choi, Young-Bong,Jeon, Won-Yong,Kim, Hyug-Han 한국전기화학회 2010 한국전기화학회지 Vol.13 No.1

Multi-wall carbon nano-tube(MWCNT)를 이용해 screen printed carbon electrodes(SPCEs)을 제작하여 혈당센서의 선택성과 감도가 증가됨을 확인 할 수 있었다. 효소촉매반응을 위한 탄소전극으로의 전자이동의 매개체로 8족 금속 원소인 오스뮴을 중심금속으로 일차 아민을 포함하는 피리딘(pyridine) 리간드를 배위시켜 $[Os(dme-bpy)_2(4-aPy)Cl]^{+/2+}$를 합성하였다. 합성된 오스뮴 착물은 순환 전압전류법을 포함한 다양한 전기화학분석방법을 이용하여 전기적 성질을 조사하였다. 전기적 흡착방법을 이용하여 일차 아민을 갖는 착화합물을 전극위에 고정화 하였다. 오스뮴이 고정화된 MWCNT-SPCEs는 일반적인 carbon electrode보다 약 100배가량의 오스뮴이 흡착됨을 확인 할 수 있었다. (${\tau}_0=2.0\;{\times}\;10^{-9}\;mole/cm^2$) 마지막으로 당(Glucose)과 당 분해효소(Glucose Oxidase, GOx)에 의한 촉매반응의 전류를 확인하였고, 당 농도에 따라 선형 변화하는 전류의 양도 확인하였다. The multi-wall carbon nano-tube composite mixed with carbon paste electrode presented more sensitive and selective amperometric signals in the oxidation of glucose than general screen-printed carbon electrodes(SPCEs). Redox mediators to transport electrodes from enzyme to electrodes are very important part in the biosensor. A novel osmium redox complex was synthesized by the coordinating pyridine group containing primary amines which were electrochemically immobilized onto the MWCNT-SPCEs surface. Electrochemical studies of osmium complexes were investigated by cyclic voltammetry, chronoamperometry. The surface coverage of osmium complexes on the modified carbon nano-tube electrodes were significantly increased at 100 time (${\tau}_0=2.0\;{\times}\;10^{-9}\;mole/cm^2$) compared to that of the unmodified carbon electrodes. It's practical application of the glucose biosensor demonstrated that it shows good linear response to the glucose concentration in the range of 0-10 mM.

Electrochemical Glucose Sensing by Using Glucose Dehydrogenase Enzyme and the Synthesized Poly-ruthenium Mediato

박수빈,전원용,최영봉 한국고분자학회 2023 폴리머 Vol.47 No.2

Diabetes necessitates the use of reliable glucose sensors capable of preventing the onset of complications via accurate and timely diagnosis. Among such sensors is a second-generation glucose amperometric sensor that uses an electrochemical method and is based on a mediator that transfers electrons from the enzyme to the electrode. Group VIII metals, such as iron, ruthenium, and osmium, have conventionally been used, and are synthesized with both electron-withdrawing and -donating ligands. Among these mediators, hexaamineruthenium(III) transferred electrons generated by glucose via glucose oxidase (GOx) to the electrode, allowing glucose quantification. However, a measurement error of the GOx enzyme was recently discovered due to external oxygen interference; therefore, it is being replaced with the enzyme glucose dehydrogenase (GDH). Hexaamineruthenium(III) exhibited a low electron transfer efficiency due to electrons stolen during the reaction with the GDH enzyme. Thus, to solve this problem, herein we synthesized a polymer-based ruthenium mediator complex, viz. polyvinylimidazole-[ruthenium(4,4'-diamino-2,2'-bipyridine)2chloride] (PVI-[Ru(dam-bpy)2Cl]) for electrochemical glucose sensing. The structure of the new mediator was determined using 1H nuclear magnetic resonance, Fourier-transform infrared, and ultraviolet-visible spectroscopies. Furthermore, electrochemical properties were determined using cyclic voltammetry and a multi-potential step. PVI-[Ru(dam-bpy)2Cl] interacted favorably with GDH. Finally, electrochemical linearity was demonstrated with a wide range of glucose concentrations (1-40 mM). We anticipate that PVI-[Ru(dam-bpy)2Cl] can be used directly in the industry as a second-generation glucose biosensor.