충남대·취리히연방공대 공동연구…"빠른 검사·진단 현장의료진단기기 등 활용 기대"

김주민 아주대 교수 연구팀을 필두로 한 공동 연구진이 균일한 나노입자를 합성할 수 있는 미세유체공학 기술을 개발하는 데 성공했다고 22일 밝혔다. 이에 현장 의료 진단기기를 비롯한 미세유체공학 관련 기술에서의 시료 전처리와 반응 공정 등에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

22일 아주대(총장 박형주)는 김주민 화학공학과·대학원 에너지시스템학과 교수 연구팀이 이창수 충남대 교수, 스위스 취리히연방공과대학(ETH Zurich) 이성식 박사와의 공동 연구를 통해 새로운 방식의 미세유체소자 기반 미세 반응기를 개발했다.

김주민 교수 공동 연구팀은 묽은 고분자 용액에서 발현하는 유동 불안정성(flow instability)이 수축과 팽창이 반복되는 구조를 지닌 구부러진 미세유로에서 크게 향상되는 것을 발견해 이를 고효율 미세혼합기 개발에 적용했다.

연구팀은 실제 수백 나노미터 크기의 실리카 입자 합성에 새 미세혼합기를 적용해 균일한 입도 분포를 갖는 구형 입자 합성이 가능함을 확인했다. 또한 기존 층류 기반 반응기에서 흔히 나타나는 유로의 막힘 현상 없이 장시간에 걸쳐 입자를 안정적으로 합성할 수 있음을 확인했다.

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

이번 연구는 한국연구재단 선도연구센터 및 개인 연구과제 등의 지원을 받아 수행됐다. 관련 내용이 담긴 논문은 '관성-탄성 유동불안정성을 활용한 실리카 입자 합성용 기어 형태의 미세혼합기(Gear-shaped micromixer for synthesis of silica particles utilizing inertio-elastic flow instability)'라는 제목으로 '랩 온 어 칩(Lab on a Chip)' 2021년 2월 7일자 표지 논문(inside front cover)으로 게재됐다.