미세한 바이오칩이나 잉크젯 토너 등의 토출량을 정확하게 제어해 극미세 펌프를 쉽게 제작할 수 있도록 해주는 획기적인 신기술이 개발됐다. 현재 기술로는 쉽게 만들 수 없는 3차원 미세유체공학시스템과 장치 현실화를 앞당기는데 기여할 것으로 기대된다.
차세대융합기술연구원(원장 윤의준)은 에너지반도체연구센터 얀 라거발(Jan Lagerwall) 교수팀이 액정고무로 된 초미세 마이크로 펌프 신기술을 개발, 지난 1일 세계적 학술지 네이처 커뮤니케이션 온라인판에 `액정고무를 이용한 마이크로 펌프 제작(One-piece micropumps from liquid crystalline core-shell particles)`이라는 제목으로 게재했다고 13일 밝혔다.
얀 교수는 스웨덴 출신 과학자로 융기원 에너지반도체연구센터 연구원 겸 서울대 융합기술대학원 나노융합전공 조교수로 활동 중이다. 차세대융기원과 한국연구재단(NFR), 독일연구재단(DFG), 독일학술교류처 지원을 받아 이번 신기술 연구를 수행했다.
얀 교수팀은 미세유체공학 공정기술을 개발해 액정고무로 이루어진 초미세 마이크로 펌프를 제작했다. 마이크로 펌프는 얇은 껍질로 이루어진 구형 액정고무다. 연구진이 개발한 기술을 사용하면 수백 마이크로미터 또는 수십 밀리미터 지름의 구형 고무껍질을 분당 100개까지 만들 수 있다.
연구진은 액정고무 펌프에 마이크로 단위의 관을 삽입하고, 펌프 내부에 액체를 채움으로써 외부 온도변화만으로 액정고무 마이크로 펌프가 반복적이고 안정적으로 내부 액체를 빨아올릴 수 있음을 증명해 보였다. 온도에 따라 모양이 쉽게 변했다 원상 복귀되는 액정고무의 성질을 활용했다. 액정고무는 매우 가볍고 쉽게 찢어지지 않아 원하는 형태로 가공하기 쉬워 인공근육이나 플라스틱 기반 마이크로 기계장치 개발 등에 응용된다.
이렇게 제작한 펌프는 구동을 위한 기판이나 추가적인 기계장치가 필요 없고, 원하는 각도에서 입·배출을 위한 미세관을 쉽게 삽입할 수 있는 것이 특징이다.
얀 교수는 “수백 마이크로미터 이내의 초미세 마이크로 펌프로 밸브가 필요 없고 온도와 빛 등 외부 자극으로 작동시킬 수 있으며, 분당 100개의 펌프를 제작할 수 있는 등 다양한 장점을 갖췄다”며 “연구진이 개발한 공정기술과 액정고무 마이크로 펌프를 사용하면 삼차원 미세유체공학시스템과 장치를 현실화 시킬 수 있다”고 말했다.
김순기기자 soonkkim@etnews.com