소금물로 미세입자 손쉽게 농축, 분리

이종호 기자 / 기사승인 : 2019-11-28 16:33:39
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유니스트 김태성 교수팀 미세입자 조절 소형장치 개발
▲실제 1밀리미터 크기의 미세입자를 농축시킨 결과(a). 전해질 종류를 바꾸면 전기장 방향이 반대가 되는 원리를 이용해 미세입자를 추출한 결과(d)

 

[울산저널]이종호 기자= 소금물 전해질 이온의 농도차를 이용해 전하를 띤 미세입자를 손쉽게 농축하고 추출하는 기술이 개발됐다.

 

울산과학기술원(유니스트) 기계항공 및 원자력공학부 김태성 교수팀은 이온만 통과할 수 있는 직경의 '나노채널'을 이용해 미세입자를 제어할 수 있는 미세유체장치를 개발했다고 28일 밝혔다.

 

미세입자를 이온의 농도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동시키는 삼투압과 사용하는 전해질에 따라 이동방향이 바뀌는 전기장의 힘을 이용하면 미세입자를 효과적으로 제어할 수 있다.

 

미세유체장치 안에서 삼투압과 전기장에 의한 힘의 방향이 같으면 입자가 농축되고, 두 힘이 반대 방향이면 전기력에 의해 농축된 미세입자가 추출되는 원리다.

 

연구팀은 이 미세유체장치를 이용해 소금물 내부의 1마이크로미터 크기의 음전하를 띤 미세입자를 한 시간 동안 300배 농도로 농축했다. 또 전해질 종류를 바꿔 전기장 방향을 반대로 돌린 뒤 농축된 미세입자를 10분 안에 다시 추출하는 데 성공했다.

 

제1저자인 하도경 유니스트 기계공학과 박사과정 연구원은 "미세입자의 크기에 따라 전기장과 삼투압의 영향이 달라지기 때문에 한 종류의 입자를 농축.추출하는 것뿐 아니라, 서로 다른 크기의 미세입자를 효과적으로 분리하는 것도 가능하다"고 말했다.

 

김태성 교수는 "전해질 이온을 미세하게 조절해 미세입자의 움직임을 제어하는 확산영동을 실험적으로 입증해 학문적 의미가 크다"고 평가했다. 

 

이 기술을 이용하면 외부 동력 없이도 작동하고 조작법도 간단해 저개발국가에서 오염수 현장분석 등 환경 모니터링에 도움을 줄 전망이다.

 

이 연구는 나노 분야 저명한 국제학술지 <에이씨에스 나노(ACS NANO> 10월 10일 온라인판에 실렸다.

 

 

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