초록 ▼

본 과제의 연구목표는 미세채널내에 나노공극물질을 패터닝하여 나노공극에서 일어나는 특이적인 이온 전달 및 비선형적인 유체유동 현상을 실험적인 방법과 수치해석적 방법으로 분석하고, 이를 능동적으로 제어할 수 있는 메커니즘을 개발하는 것에 있으며, 궁극적으로 이를 활용하여 이온/유체믹서, 이온/유체 펌프, 이온/유체밸브와 같은 마이크로플루이딕 요소기술 개발하는 것이다.

1, 2차 년도에는 각각 실험적/해석적 방법으로 나노공극과 마이크로채널 계면에서 발생하는 이온전달 및 유체유동 현상을 연구하였고, 3차 년도에는 1, 2차 년

본 과제의 연구목표는 미세채널내에 나노공극물질을 패터닝하여 나노공극에서 일어나는 특이적인 이온 전달 및 비선형적인 유체유동 현상을 실험적인 방법과 수치해석적 방법으로 분석하고, 이를 능동적으로 제어할 수 있는 메커니즘을 개발하는 것에 있으며, 궁극적으로 이를 활용하여 이온/유체믹서, 이온/유체 펌프, 이온/유체밸브와 같은 마이크로플루이딕 요소기술 개발하는 것이다.

1, 2차 년도에는 각각 실험적/해석적 방법으로 나노공극과 마이크로채널 계면에서 발생하는 이온전달 및 유체유동 현상을 연구하였고, 3차 년도에는 1, 2차 년도에서 도출한 연구결과들을 기초로 하여 능동적 제어가 가능한 미세유체 이온제어 장치 및 초정밀 화학 반응기를 개발하였다.

※ 1차년도: 나노공극물질의 패터닝을 이용한 이온 선택적 전달 현상의 실험적 제어연구
(대표연구 실적: Anayst 2013 1편 ―내부표지, Sensor & Actuator B-Chem. 2014 1편 게제)

※ 2차년도: 비선형적 미세유체유동 현상의 가시화 및 주요 파라미터 최적화를 위한 해석적 연구
(대표연구 실적: Anal. Chem. 2014 2편 게제)

※ 3차년도: 이온전달/유체유동 현상 제어를 통한 미세유체 요소장치 및 초정밀 화학 반응기 개발
(대표연구 실적: Nat. Commun. 2015 1편 게제)

본 과제를 통해 도출된 연구결과는, 이온전달 및 유체유동 현상을 실험적/수치해석적으로 이해하고 제어하여 미세유체장치의 필수 요소기술인 이온/유체펌프, 이온/유체믹서, 이온/유체밸브 등의 미세유체장치로 개발이 완료되었고, 또 이러한 요소기술을 통합하는 마이크로/나노 멀티스케일 초정밀 화학 반응기 장치 개발하였다. 이러한 미세유체시스템은 생물학적, 의학적 연구에 크게 기여할 수 있으며, 특히 이온 전달 및 유체유동은 생체내의 뉴런신호전달, 세포막을 통한 영양분의 흡수 및 배출, 혈액의 순환 및 자정작용 등 인체공학에서부터, 해수담수화 및 오수처리 과정에 있어 염분/오염물의 제거, 각종 화학 장치 및 연료전지에서의 이온전달 제어에 이르기까지, 여러 다양한 산업분야에 핵심적인 기초과학기술을 제공하는 등, 그 파급효과가 매우 클 것으로 판단된다.