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"살아있는 세포 무게도 잰다"…한·중 연구팀 '정밀저울' 개발

반도체 미세공정 없이도 '유리모세관공진기'로 비슷한 성능

(서울=연합뉴스) 임화섭 기자 = 액체 속을 떠다니는 살아있는 개별 세포나 크기가 사람 머리카락 두께 정도인 미세 입자의 무게까지 잴 수 있는 '정밀 저울'이 서강대·서울대·중국 난양이공대의 협력연구로 개발됐다.

이런 수준의 정밀도를 지닌 계측장치는 지금까지 실리콘 웨이퍼 가공 미세공정을 거쳐 만들어졌으나, 이번에 개발된 '유리모세관공진기'는 일반적인 가공 과정만을 거쳐 만들 수 있는데도 정밀도는 비슷하다는 게 연구자들의 설명이다.

13일 미래창조과학부(장관 최양희)에 따르면 이정철 서강대 교수가 교신저자인 이런 내용의 논문이 이달 3일 과학 학술지 '사이언티픽 리포츠'에 실렸다. 이 연구는 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구)의 지원을 받았다.

이정철 서강대 교수 연구팀이 내놓은 유리모세관공진기 연구 개요도.
이정철 서강대 교수 연구팀이 내놓은 유리모세관공진기 연구 개요도.[미래창조과학부 제공=연합뉴스]

연구팀은 바이오 분야에서 널리 쓰이는 유리모세관에 열을 가한 뒤 잡아당겨 매우 가느다란 마이크로 유리모세관을 만들었다. 또 이를 이용해 외부의 진동 신호에 반응해 함께 진동하는 '유리모세관 공진 시스템'을 구성하고 매우 정밀하게 진동을 측정할 수 있는 센서를 달았다.

이렇게 하면 공진하는 신호를 계측하는 방식으로 질량, 힘, 진동, 온도 등을 정밀하게 측정할 수 있다.

연구진은 이렇게 제작한 공진기를 이용해 60㎛(마이크로미터·100만분의 1m)에 불과한 미세 기름방울의 질량을 계측하는 데 성공했다. 계측한 무게를 구(球) 모양의 반지름으로 변환했을 때 구분 가능한 최소 눈금(분해능)은 31㎚(나노미터·10억분의 1m) 수준에 이르렀다. 이는 광학 현미경으로 달성 가능한 해상도보다 우수하다.

연구책임자인 이정철 교수는 "내부에 유체가 흐를 수 있는 채널을 갖고 있는 튜브 형태의 멤스(MEMS·미세전기기계시스템) 센서는 유례없는 정밀도를 보여주면서 바이오 및 의료 연구 분야에 획기적인 성과로 주목을 받았으나 제조 방법이 복잡하고 활용이 어려웠다"며 이런 문제를 해결하기 위해 연구에 착수했다고 설명했다.

이정철 서강대 교수 연구팀이 내놓은 유리모세관공진기의 제작 과정 설명
이정철 서강대 교수 연구팀이 내놓은 유리모세관공진기의 제작 과정 설명[미래창조과학부 제공=연합뉴스]

그는 "이번에 개발한 새로운 공정 방법은 기존 공정 방법 대비 제조 과정이 빠르고 생산 단가도 획기적으로 개선했다"며 "사용자 편의성을 개선하는 면에서도 상당한 성과가 있었다"고 말했다.

그는 "앞으로 이 플랫폼에 다른 물리적 특성을 계측할 수 있는 센서를 덧붙여 통합된 마이크로해석시스템(micro total analysis system)으로 시스템을 업그레이드하려고 한다"며 "또 개발된 시스템을 상용화해 관련 분야 산업 전반에 보급하려는 생각도 있다"고 덧붙였다.

solatido@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지>2016/10/13 12:00 송고

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