[피펫으로 액체 운반할 때 농도 바로 측정하는 기술 개발]

정량의 액체를 운송하기 위해 연구실에서 가장 많이 사용하는 실험 장비 중 하나는 피펫(pipette)이다. 피펫으로 액체를 운송하는 동안 다른 기계 도움 없이 액체 농도를 바로 측정하는 기술이 개발돼 용액에 대한 화학 반응을 실험 중간에 빠르고 정확히 예측할 수 있게 됐다. 반응 예측이 중요한 제약 분야뿐 아니라 다양한 산업에서 활용할 수 있을 것으로 기대되고 향후 개도국 수질검사 등 적정기술로 발전시킬 수 있을 것으로 기대된다.

기계공학과 최동휘 연구교수와 김동성 교수팀은 칭화대학교(National Tsing Hua University) 린종홍(Zong-Hong Lin) 교수와의 공동연구를 통해 액체의 농도를 바로 측정할 수 있는 스마트 피펫 팁을 개발했다. 이 연구는 에너지 분야 권위지인 나노 에너지(Nano Energy)를 통해 발표됐다.

연구팀은 피펫 팁을 이용해 수용액을 운반하는 과정에서 피펫 팁 내부로부터 수용액이 떨어질 때 알짜 전하^*1가 발생하고, 전하 크기가 수용액의 농도에 따라 달라진다는 사실을 밝혀낸 바 있다. 이번 연구에서는 이를 역으로 이용해, 발전 소자를 피펫 팁에 부착해 수용액을 빨아올렸다가 배출하는 동안 농도를 빠르고 정확하게 측정해 냈다.

스마트 피펫 팁 개발로 앞으로는 별도의 고가 장비로 수용액을 옮겨 농도를 측정하고 다시 옮기는 번거로운 과정 없이 수용액의 화학 반응을 정확히 예측할 수 있어서 빠르고 정확하게 실험 결과를 얻을 수 있게 됐다.

연구팀 김동성 교수는 “피펫 팁은 실험실에서 수용액을 옮길 때 필수적으로 사용하는 만큼 농도측정 시 영향을 끼치는 요인을 최소화할 수 있다”라고 말했다. 또 “기존 측정방법의 한계점들을 극복한 만큼 앞으로 다양한 산업에서 활용할 수 있고 개도국 수질검사와 같은 적정기술로도 발전할 수 있을 것”이라고 기대감을 밝혔다.

이번 연구는 미래창조과학부, 한국연구재단이 지원하는 기초연구사업(중견연구자지원사업, 바이오닉암 메카트로닉스 융합연구사업, 학문후속세대양성사업)의 지원을 통해 수행되었다.

1. 알짜 전하(net charge)
전하는 물체를 구성하는 기본 입자들의 고유한 특성이다. 대부분 전하에는 양전하와 음전하가 같은 양으로 들어 있으므로 전기적 중성을 띠고 있다. 즉 알짜 전하가 없다고 한다. 여기서 전기적인 균형이 깨지면서 대전이 된다고 하는데, 양전하와 음전하가 함께 모여 있으면 밖에서 볼 때는 둘을 더하고 남은 알짜 전하만 있는 것처럼 보인다. 이것을 알짜 전하라고 부른다.