나노기술 및 정책 정보

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아주대학교를 포함한 국내·외 연구진이 균일한 나노입자를 합성할 수 있는 미세유체공학 기술을 개발하는 데 성공함.

향후 미세유체공학 관련 기술에서의 시료 전처리와 반응 공정 등에 널리 활용할 수 있을 것으로 전망됨.

아주대학교는 화학공학과·대학원 에너지시스템학과 김주민 교수 연구팀이 새로운 방식의 미세유체소자 기반 미세 반응기를 개발했다고 22일 밝힘.

이번에 개발한 내용은 ‘관성-탄성 유동불안정성을 활용한 실리카 입자 합성용 기어 형태의 미세혼합기’라는 제목으로 ‘랩 온 어 칩’(Lab on a Chip) 이달 7일자 표지 논문으로 실림.

이번 연구는 아주대 김주민 교수와 충남대학교 이창수 교수, 스위스 취리히연방공과대학(ETH Zurich) 이성식 박사가 공동 교신저자로 참여함. 아주대 대학원 에너지시스템학과 박사과정의 홍선옥 씨가 제1저자로 함께 동참함.

미세유체공학 기술은 최근 의료 검사로 빨리 결과를 진단할 수 있는 현장의료진단기기를 비롯한 여러 응용 분야에 활용되고 있음.

미세유체공학에서 유체의 효율적 혼합은 시료의 전처리 및 핵심 반응 공정에서 필수적인 부분이자 미세소자 성능을 결정짓는 핵심 기술임.

그러나 난류가 생성되기 어려운 미세유체소자 특성으로 인해 확산에 의존하는 비효율적인 혼합 공정에 의존하는 경우가 많았음.

공동 연구팀은 묽은 고분자 용액에서 발현하는 유동 불안정성이 수축과 팽창이 반복되는 구조를 지닌 구부러진 미세유로에서 크게 향상되는 점을 발견, 이를 고효율 미세혼합기 개발에 적용함.

이렇게 개발한 새로운 관성 및 탄성 기반의 미세혼합기는 기본 탄성 기반 혼합 방식보다 넓은 유량 범위에서 높은 혼합 효율로 작용함.

이를 통해 더 많은 물질을 더욱 간단하고 효과적으로 혼합할 수 있게됨. 고처리량 미세반응기에 좀 더 쉽게 적용할 수 있을 것으로 기대됨.

김 교수는 "이번 연구를 통해 고분자 용액과 같은 점탄성 유체의 유동불안정성을 극대화할 수 있는 미세유로 설계가 가능하다는 점을 제시했다"며 "실제로 균일한 나노입자 합성에 적용했다는 측면에서 의미가 있다"고 말함.

이번 연구는 한국연구재단 선도연구센터 및 개인 연구과제 등의 지원을 받아 수행됨.