[포항=쿠키뉴스] 성민규 기자 = 포스텍 연구팀이 미세유체 장치에 원하는 형상과 두께의 나노다공성 막을 손 쉽게 제작할 수 있는 공정을 개발했다.
포스텍 기계공학과 김동성 교수, 김준현 석사, 박상민 박사(현 부산대 기계공학부 교수) 연구팀은 독립지지 나노다공성 막(직경 크기가 수 나노미터인 공극들로 구성된 막)을 미세유체 장치 상에 바로 제작하는 공정 개발에 성공했다.
이 연구성과는 나노·마이크로 과학 분야에서 권위를 인정받고 있는 국제 학술지인 '스몰(Small)' 6월 4일자 표지 논문으로 게재됐다.
나노 유체역학 장치는 에너지, 화학, 환경 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
나노 유체역학 장치의 특징인 선택적 이온투과와 같은 전기화학적인 성질을 부가하기 위해서는 특수 제작된 나노다공성 막이 미세유체 장치에 결합돼야 한다.
하지만 나노다공성 막 자체가 다루기 어렵워 기존 방식으로는 제작할 수 있는 막의 형태가 매우 한정된 상황이었다.
연구팀은 기존에 개발했던 전해질 기반 전기방사법(전기장을 이용해 액체 상태의 고분자용액을 마이크로미터~나노미터의 직경을 가지는 섬유로 제작하는 방법)과 나피온 용액 주입을 통해 미세유체 장치 내에서 독립지지 나노다공성 막을 손 쉽게 제작하는 방안을 제시했다.
이 제작 공정은 나노다공성 막 제작 유연성을 크게 증대시켰다.
이에 따라 기존 기술로는 구현하기 어려웠던 3차원 형태의 다중채널 또는 다층 구조와 같이 복잡한 구성을 갖는 3차원 나노 유체역학 장치 내에 나노다공성 막을 구현하는데 성공했다.
이 제작 공정은 사용 목적에 따라 독립지지 나노다공성 막의 형상, 두께 등을 쉽게 제어할 수 있다.
또 유체의 누수 없이 나노다공성 막을 제작, 막 형태를 적용 분야에 최적화할 수 있다.
특히 해수와 담수가 만났을 때 생성되는 이온의 선택적 이동을 이용, 발전하는 역전기 투석 기반 에너지 수확 장치를 제작할 경우 기존 역전기 투석 기반 에너지 수확 장치들에 비해 더 높은 전력을 생성하는 것을 확인했다.
이런 제작 용이성, 높은 기능성 덕분에 이 제작 공정은 나노 유체역학 장치 대용량화를 가능케 해 상업화에 기여할 수 있을 것으로 전망된다.
김동성 교수는 "사용 목적에 따라 다양한 형상의 나노다공성 막을 손 쉽게 제작할 수 있는 최초의 연구"라며 "이 공정을 응용하면 다양한 분야의 고효율·대용량 장치 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업 지원으로 수행됐다.
