구리표면 위 나노액적의 상태와 접촉각에 따른 에너지(b), 초미세유체의 전단유동 구현(c)© News1

국내 연구팀이 초미세유체의 유동 및 열전달 현상을 정확하게 예측하는 새로운 예측 모델을 세계 최초로 개발했다.

한국연구재단은 울산대 김보흥 교수 연구팀이 초미세유체의 수송현상 시 모델링을 통한 예측 값과 실제 분자들의 흐름에 의한 결과 값 사이에 오차가 나는 이유를 토대로 이 같은 모델을 개발했다고 12일 밝혔다.초미세유체는 수십 개에서 수백 개 정도의 분자가 일렬로 나열된 폭 정도의 미세한 나노채널 구조물에서 흐르는 유체이다.

유체는 액체와 기체를 합쳐 부르는 용어로, 변형이 쉽고 흐르는 성질을 가지고 있다. 윤활유, 냉각수, 주사액, 혈액 등이 그 예이다.

극소량의 혈액으로 질병과 DNA 등을 판별하는 것이 초미세유체의 대표적인 활용 방법이다.초미세유체의 유동 및 에너지 수송현상은 정확히 예측하기가 어렵다.

이는 초미세 유체 경계면에서 분자간의 인력에 의해 점도나 밀도의 불균형 현상 등이 나타나기 때문.

이에 연구팀은 초미세유체의 경계면의 특성(상호작용세기, 불연속성, 입자성, 점도불균형)으로 인해 유발되는 측정온도 값의 불연속성을 초미세유체 유동채널의 벽인 경계 조건에 새롭게 적용해 새로운 모델을 개발했다.

이를 통해 혈액 속 노폐물을 거르고 질병유무 물질을 분석하는 여과 필터기 등을 설계할 때 정확한 흐름양 예측이 가능해졌다.

김 교수는 “이번 연구 성과는 의료기기부터 나노 관련 주요 산업의 발전을 위한 중요한 촉매제가 될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단(교육부) 이공학개인기초연구지원사업의 지원으로 수행됐다.

이번 연구 성과는 세계 3대 학술지 네이처의 자매지인 ‘사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)’에 9월21일자에 게재됐다.


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