KAIST(총장 신성철)가 '와인의 눈물'로 알려진 마랑고니 효과를 정량화 하는데 성공했다. 계면연구를 고도화 해 계면활성제를 대체하는 물질을 개발하거나, 원하는 물질을 재빠르게 전달하는 기술을 개발할 수 있을 것으로 기대된다.
KAIST는 김형수 기계공학교 교수팀이 알코올과 물이 만날 때 발생하는 마랑고니 효과를 정량화 해 관련 실험 결과를 예측하는 이론 모델을 개발했다고 17일 밝혔다.
마랑고니 효과는 표면장력이 다른 두 용액이 만날 때 한 액체가 계면을 따라 이동하는 현상이다. '와인의 눈물' 현상이 대표적이다. 알코올과 물의 표면장력 차이가 마랑고니 효과를 일으킨다. 물의 표면장력은 알코올보다 3배 커 한동안 섞이지 않고 계면을 따라 흐른다. 이것을 '마랑고니 유동'이라 부른다.
마랑고니 효과, 마랑고니 유동 현상을 정량화하면 그 결과를 다양한 분야에 쓸 수 있다. 우선 계면활성제를 이용한 체내 약물 전달에 활용할 수 있다. 약물 전달에는 계면활성제로 전달 효율을 높이는 방법을 쓰는데, 기존 계면활성제는 체내에 축적돼 악영향을 미친다. 알코올과 같은 물질을 계면활성제로 사용하면 여러 부작용을 방지할 수 있다.
연구팀은 유동장 가시화 기법을 이용해 마랑고니 효과를 정량화 했다. 유동장 가시화는 입자를 물과 같은 액체에 띄워 이동을 추적하거나 액체의 밀도차이 변화를 파악하는 기술이다. 이를 통해 알코올과 물 사이에 발생하는 복잡한 물리화학적 현상을 규명했다.
연구팀은 정량화 정보를 토대로 관련 실험 결과를 예측하는 이론 모델도 개발했다. 각 상황에 맞춰 마랑고니 효과를 유발하는 알코올 종류, 액체의 양을 설계할 수 있게 했다.
김 교수는 “기존 약물전달을 위한 계면활성제는 한 번 흡수되면 배출되지 않아 다양한 부작용을 일으킨다”면서 “새로운 마랑고니 효과 정량화, 이론 모델을 이용하면 이런 의학적 이용뿐만 아니라 다양한 산업 분야에 활용할 수 있다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
