[더테크 이지영 기자]  국내 연구진이 빛으로 나노미터급 미세유리관 접촉판멸 기술을 개발했다.

한국전기연구원(KERI)은 스마트3D프린팅연구팀의 표재연 박사팀이 빛을 이용해 나노미터급 미세유리관의 접촉 여부를 판별할 수 있는 획기적인 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

'미세유리관’은 유리관의 끝단을 아주 작게(직경 0.1mm ~ 0.000010mm) 가공한 정밀기구다. 세포를 다루는 생명공학에서부터, 미세 전기도금, 나노 3D프린팅에 이르기까지 다양한 분야의 핵심 도구로 활용되고 있다.

미세유리관을 활용하는 데 있어서 가장 중요한 사안은 섬세하고 정교하게 끝단의 접촉을 구현하여 유리관이 깨지지 않게 하거나, 대상 물체가 손상되지 않도록 하는 것이다. 기존에는 광학현미경으로 관찰하면서 접촉 여부를 확인해 왔지만, 나노미터급의 초미세유리관에 대해서는 해상도의 제약으로 인해 접촉을 구분할 수 없었다.

이에 표재연 박사팀이 활용한 접촉판별 방식은 ‘빛’이다. 전등 하나만 비추면 광학현미경 해상도의 한계를 넘어 접촉을 판별할 수 있는 아주 간단한 방식이지만, 나노미터급 영역에서 빛과 물질의 상호작용에 대한 총체적인 이해가 없다면 이끌어낼 수 없는 성과다.

연구진은 다양한 실험과 시뮬레이션을 통해 소멸파 형태로 전달되던 빛이 접촉에 의해 끝단에서 산란(scattering)되지 않고, 접촉한 물체로 전달되는 것임을 물리적으로 규명했다. 또한, 기술의 활용성을 검증하기 위해 나노 3D프린팅 공정, 미세 구리 전기도금 공정 및 관로 막힘(Clogging) 해결, 구강상피세포의 세포벽 침습 등 다양한 분야에서 미세유리관의 섬세한 접촉판별을 시현하여 정확하고 즉각적인 판별 성능을 확인했다.

관련 연구 결과는 우수성을 인정받아 미국 화학회(American Chemical Society)가 발행하는 나노과학 분야 최상위급 SCI 학술지인 ‘ACS Nano’에 표지논문으로 게재됐다. 학술지의 영향력을 평가하는 ‘JCR Impact Factor’는 15.8로, 해당 분야 상위 5.9%에 속한다.

표재연 KERI 박사는 “현미경 관찰에 기반한 기존 나노 3D프린팅 공정이 물리적인 한계에 직면하여 인쇄의 해상도, 안정성, 수율 향상을 위해서는 완전히 새로운 접근 방법이 필요했다”라고 연구 배경을 밝히며 “광물리 현상에 대한 이해를 바탕으로, 3D프린팅에 사용하는 노즐인 미세유리관을 접촉판별을 위한 도구로 활용하는 파격적인 아이디어를 고안하여 좋은 결과를 얻었다”라고 설명했다.

한편, 원천기술의 특허 출원까지 완료한 KERI는 이번 성과가 나노미터급 초정밀 공정이 필요한 3D프린팅, 디스플레이, 생명공학, 전기도금, 반도체 등 여러 산업 분야에서 많은 관심을 받을 것으로 예상하고 있다.