임근배(기계) 교수ㆍ전형국 (기계 박사과정) 씨 연구팀(공동교신저자 故 강관형 기계 교수)은 나노 채널 주변에서 발생하는 이온 농도 분극현상을 이용한 입자 분리장치를 개발, <Nature Scientific Reports>의 온라인 최신호를 통해 발표했다.
연구팀은 이온 농도 분극 현상에 의해 생기는 입자의 반발을 분석, 이 반발력을 이용해 마이크로에서 나노 크기에 이르는 입자들을 전기영동 이동도에 따라 분리했다.
이 방법은 전기영동력을 이용한 기존 방법과 달리 외부의 전극을 이용하기 때문에, 기존의 방법의 가장 큰 문제로 지적되었던 기포문제를 해결하여 간단하고 값싼 장치의 제작이 가능하다. 그뿐만 아니라 아주 작은 지역에 20배 이상의 전기장을 집중시킬 수 있어, 높은 분리효율을 보여주는 것으로 확인됐다.
이번 연구는 특히 이온 농도 분극 현상에서 일어나는 입자들의 반발력을 실험적, 이론적, 수치 해석적으로 분석해 그 원리를 밝혔다는 점에서 학술적인 의의를 높게 평가받고 있으며, 무엇보다 다양한 크기의 표본들을 분리하는 데 성공했다는 점에서 생화학 분석장치나 검출장치로 충분히 활용될 수 있다.
우리나라는 리튬 매장량이 거의 없어 휴대폰이나 노트북 배터리 등에 반드시 들어가는 금속, 리튬을 연간 1만 2000여 톤을 전면 수입하고 있다. 이에 2300억 톤의 리튬이 녹아 있는 바다에서 더 값싸고 편리하게 리튬을 회수하는 기술을 활발히 연구 중이다.
또한 랩온어칩에 응용, 세포, 단백질, DNA와 같은 다양한 종류의 분자들을 분리하는 것은 물론 바닷물에서 리튬과 같은 희토류 금속 이온들을 분리하는 등 자원 회수에서도 활용할 수 있다는 점에서 산업적 활용이 크게 기대를 모으고 있다.