독성·악취 '뚝'…국내 연구진, 안전한 화학공정 개발

김동표 포항공대 교수팀 유독물질 외부누출 차단 소형칩 개발 '효율성 50배'

김동표 교수

국내 연구진이 랩온어칩(Lap on chip)과 통합형 미세유체시스템을 이용해 독성이 강한 화학물질을 누출없이 반응시킬 수 있는 안전한 화학공정을 개발했다. 독성과 악취를 해결할 것으로 기대되는 이 공정은 앞으로 관련 연구 및 산업현장에서널리 응용될 것으로 기대된다.

포항공과대학교 화학공학과 김동표 연구팀이 주도한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적 연구)의 지원을 받아 수행, 연구결과는 국제학술지 앙게반테 케미(Angewante Chemie)지에 2편이 연달아 게재(4월 24일자 및 6월 18일자 )됐다

200여 년 동안 널리 이용돼 온 초자 반응기(유리실험기구)는 위치나 시간에 따라 농도나 조성을 일정하게 유지하기 어렵고, 부산물도 함께 발생해 원하는 물질을 분리 정제하는데 어려움이 있었다.

특히 독성물질이나 악취물질의 외부 누출을 제어하기 위한 노력도 필요, 극소량의 시약으로 이용할 수 있는 미세유체시스템은 사고발생시 대처가 용이하고, 폐액이 적게 발생하여 친환경적이다.

▲ 앙게반테 케미지 표지

연구팀은 석유화학물질의 분해공정에 이용되는 미량의 4산화오스뮴의 외부 누출을 막을 수 있는 소형 칩인 랩온 칩(실험실에서 수행하는 복잡한 실험을 손톱만한 크기의 칩 위에서 간단히 구현할 수 있도록 만든 장치)을 개발해 공정의 안전성을 높였다.

가로 및 세로 5㎝크기의 소형 칩에 있는 머리카락 굵기의 도랑(channel) 내부에 4산화오스뮴을 고정시킴으로써, 기존 초자반응기보다 50배 이상 효율적인 반응이 가능하다고 밝혔다.

특히 이 칩은 딱딱한 스탬프 대신 저렴하고 부드러운 몰드를 이용해 패턴을 제작하기 때문에 대량생산에 유리하다는 설명이다.

연구팀은 또 길이 3m, 지름 500um의 아주 가는 모세관 안에 이소시아나이드의 합성부터 정제, 분리 그리고 다음 반응까지 4개 공정이 연속으로 이루어지는 시스템도 구축했다.

이소시아나이드를 바로 합성하고 바로 사용하기 때문에 안전하고, 기존 초자반응기보다 반응시간도 10~20배 빠르다는 설명이다.

김 교수는 “이번 연구로 안전하고 무해한 화학공정이 개발되었으며 앞으로 친환경적 신(新)화학물질 개발의 토대가 될 것”이라고 밝혔다.



권은남 기자 silver@