한국연구재단은 서울대 고승환·전누리 교수 연구팀이 투명 물질인 ‘폴리디메틸실록산'(PDMS)을 레이저로 초고속 가공하는 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.
PDMS는 생물학, 의학, 약학, 재료공학 등 분야에서 널리 활용되는 투명한 고분자 물질이다.
우수한 생체적합 특성으로 최근에는 장기 모사 칩 연구 등에도 활용되고 있다.
장기 모사 칩은 인체 장기의 생리·의·약학적 특성을 모사할 수 있는 체외 기기로, 의약학 연구에서 인체 장기를 대신해 테스트베드로 쓰인다.
PDMS 기반 디바이스는 준비된 틀에 PDMS 레진을 부어 굳히는 방식으로 제작된다.
하지만 제작 비용이 많이 들고 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.
레이저 직접 가공법은 틀이 필요 없고, 즉석에서 가공 형상을 바꿀 수 있어 차세대 가공법으로 주목받고 있지만, 투명한 PDMS를 레이저가 그대로 투과해버려 가공이 불가능했다.
연구팀은 PDMS 표면에 사인펜 등을 이용해 불투명한 부분을 만든 뒤 레이저를 조사하는 방법으로 이 같은 문제를 해결했다.
레이저의 에너지가 흡수되면서 열분해(강한 열에너지에 의해 유기물의 분자구조가 해체돼 분해되는 현상)가 일어나는데, 열분해의 생성물은 원래 물질과 달리 불투명해 레이저를 잘 흡수할 수 있는 상태가 된다.
이러한 열분해가 연쇄적으로 일어나는 연쇄반응 현상을 이용해 연속파 레이저를 이용한 고품질 PDMS 가공법을 개발했다.
최소 이틀 이상 소요되던 기존 공정을 1시간 이내로 단축할 수 있다고 연구팀은 설명했다.
장기 모사 칩, 미세 유체역학, 소프트 로보틱스 등 다양한 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 머티리얼스'(Nature Materials) 지난 17일 자에 실렸다.