이두진 전남대 교수팀, '매끄러운 표면서도 유체 미끄러짐 활발' 발견

전남대(총장 정성택)는 이두진 고분자융합소재공학부 교수팀이 미세유체 시스템의 매끄러운 표면에서 유체의 활발한 미끄러짐 현상이 관찰되며 유체 속도에 따라서도 미끄러짐이 다이나믹하게 달라진다는 것을 규명했다고 29일 밝혔다.

기존 유체역학에 따르면 매끄러운 고체 표면에서는 유체가 미끄러지지 않는 이른바 논-슬립이 발생한다고 가정한다. 하지만 측정기술이 발달함에 따라 매끄러운 고체 표면에서도 나노미터(㎚) 단위의 유체 미끄러짐이 발생한다고 최근 보고되고 있다.

이두진 전남대 교수팀 연구 모식도.
<이두진 전남대 교수팀 연구 모식도.>
이두진 전남대 교수.
<이두진 전남대 교수.>

연구팀은 미세유체 채널에서 수정진동자저울을 이용해 매끄러운 고체 표면이라 할지라도 표면에너지에 따라 유체가 수~수십 ㎚ 크기로 미끄러져 기존의 논-슬립 조건을 벗어난다는 것을 밝혀냈다. 시스템이 머리카락 굵기의 마이크로(㎛) 단위 혹은 이보다 훨씬 작은 나노단위로 작아질수록 유체 미끄러짐의 가속 효과는 더욱 커지며 유체의 속도가 커질수록 이 미끄러짐 가속 효과 또한 더욱 커지는 것을 규명했다.

이 같은 연구 성과는 복잡한 실험 과정을 작은 칩 위에서 극소량의 샘플로 빠르고 간편하게 실험할 수 있는 랩 온 어 칩(Lab-on-a-Chip)에서 일어나는 마이크로·나노 단위의 액체 이송 및 실험에 큰 도움이 될 전망이다. 마이크로·나노 세계에서 일어나는 특이한 현상을 바이오 및 에너지 분야 등에 적용할 수 있어 그 응용 가능성은 더 커질 것으로 예상된다.

이두진 교수는 “기존의 유체역학적 관점에서 벗어나 마이크로/나노 세계에서 일어나는 현상을 더 깊이 있게 들여다볼 수 있는 툴을 제공한 것”이라며 “이번 연구결과를 통해 이해도가 낮았던 마이크로/나노 세계에 대한 새로운 시각을 가질 수 있을 것”이라고 말했다.

이 연구는 한국연구재단 우수신진연구자지원사업의 지원으로 이뤄졌다. 이두진 교수(교신저자)와 김보경 석사과정(공동저자)은 영국 연구팀과 공동연구를 통해 논문 '진동하는 고체-유체 계면에서의 다이내믹 나노슬립 현상 규명'을 세계적인 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'(영향력지수 17.694) 11월호에 발표했다.

광주=김한식기자 hskim@etnews.com