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서울공대 이야기

미세유체공학

2008.12.11 07:15

lee496 조회 수:10887

미세유체공학
| 글 | 박재홍 서울대 전기컴퓨터공학부 1학년ㆍicap-21@hanmail.net |
초소형 로봇이 우리 몸을 돌아다니면서 병을 치료하고 초소형 칩 위에 실험실이 들어간다. 바로 미세유체공학에서 연구하는 기술이다. 다양한 분야와 결합해 우리 삶을 바꿀 놀라운 기술을 만들어 내는 미세유체공학에 대해 알아보자.

미세유체공학은 미세 환경에서 유체의 움직임을 이해하고 이를 이용해 새로운 기술을 개발하는 학문이다. 혈관 속을 누비고 다니는 나노로봇은 미세유체공학의 응용분야 중 하나다.

1 미세유체공학이 뭐죠?
세상을 움직이는 기계들이 점점 작아지고 있다. 기계가 작아지면 그 안에 들어가는 재료나 부품도 작아지게 마련이다.

‘개미 눈물만한 액체를 제어한다.’ 이것이 미세유체공학을 표현하는 한 마디라고 할 수 있다. 미시 영역에서는 표면장력, 에너지의 소실, 유체의 점성 같은 요인이 유체의 움직임에 미치는 영향력이 커진다. 시스템의 크기가 점점 작아져 미시 영역으로 내려가면 거시 영역에서는 볼 수 없는 물리적 현상이 나타난다. 소금쟁이가 물 위를 마음대로 걸어 다니는 모습이 대표적이다. 크기가 작아질수록 중력 같은 체적력은 작아지고 반대로 표면장력 같은 표면력이 점점 커지기 때문에 나타나는 현상이다. 미세유체공학은 미세 환경에서 유체의 움직임이 어떻게 변화하는지를 이해하고 이를 이용해 새로운 기술을 개발하는 학문이다.

2 어디에 사용되나요?
미세유체공학은 다양한 분야의 기술과 융합돼 활용된다. 미세유체공학의 중요한 응용 분야로 의공학이 있다. 예를 들면 랩온어칩(Lab-on-a-chip) 기술은 초소형 칩에 생물의학 실험실에서 진행되는 실험과정을 응축시켜 놓은 형태로 마이크로전자기계시스템(MEMS) 기술을 접목해 개발된다. 반도체 칩처럼 작은 기기 위에 하나의 소형 실험실을 구현하는 기술이다. 이는 마이크로채널, 전극, 센서와 전자회로로 구성된다.

미세유체공학에서 다루는 미세유체 채널은 마이크로미터(1μm=10-6m) 크기의 유체 기기를 구성하는 데 필수 요소다. 이 기술은 기체 크로마토그래피의 분리관, 전자기기를 냉각하기 위한 열교환기, 입자분리시스템, 잉크젯 헤드에 널리 이용된다.
예전에 한 신문매체에서 나노기술과 관련해 미래에는 초소형 잠수함이 인체의 혈관을 다니면서 환부를 치료할 예정이라는 기사를 그림과 함께 게재한 적이 있다. 초소형 잠수함이 점성이 큰 혈액 속을 움직이는 일은 마치 잠수함이 끈적끈적한 꿀통 속을 항해하는 모습과 비슷하다. 미세유체공학 기술은 초소형 또는 초미세 기계, 전자제품, 열에너지, 의료, 광학 분야의 요소를 생산하기 위한 핵심 기술일 뿐 아니라 우리나라 미래 공학을 이끌 차세대 전략기반기술로도 매우 중요하다.

3 어디에 있어요?
미세유체공학은 최근 들어 주목받는 연구 분야로서 국내외 유수 연구기관과 대학에서 널리 다루고 있다. 미세 환경에서 유체를 이해하는 일뿐만 아니라 다른 분야 기술과 접목한 연구가 인기를 끌고 있다. 따라서 화학, 생물학, 기계공학, 전자공학, 화학생물공학 관련 연구실에서 활발히 연구가 진행되고 있다.

4 뭘 배우나요?
미세유체공학을 이해하는 데 유체역학에 대한 기본 지식이 큰 도움이 된다. 또 미세유체 채널을 제작하기 위해선 간단한 MEMS 공정 기술이 필요하다. 무엇보다 미세유체공학을 여러 분야에 응용하기 위해서는 생물학, 화학, 전자공학, 기계공학에 대한 다양한 지식을 습득하고 이들 분야의 새로운 이슈와 문제점을 잘 알고 있어야 한다.

5 어떤 학생을 원하나요?
다양한 분야에 대한 풍부한 배경지식을 바탕으로 창의적인 아이디어를 제공할 수 있는 능력이 필요하다. 또 실제 실험을 통해 연구가 활발히 진행되기 때문에 유연한 사고와 끈기가 중요하다. 문제를 정확히 파악하고 논리적으로 해결할 수 있는 능력을 가진 사람이라면 더욱 좋다.

6 졸업 후 대학원에 가고 싶은데요?
지식경제부를 포함해 각종 국가 연구기관, 산업체가 서로 긴밀한 협력 체제를 갖춰 미세유체공학 관련 분야를 연구하고 있다. 미세유체공학을 독립적으로 연구하기보다는 생체공학, MEMS기술, 광학 등 다양한 분야와 결합시켜 연구하는 추세다. 따라서 이 분야의 대학원에 진학하면 미세유체공학에 대해 심도 있는 연구를 수행할 수 있다.

7 취업을 선택하면요?
학부과정은 전반적인 지식을 습득하는 과정이므로 처음 취업할 때는 희망과 다른 분야의 일을 할 수도 있다. 중간에 포기하지 않고 꾸준히 전문성을 쌓으면 연구책임자로 일할 기회가 주어진다. 대부분의 기업들이 미세유체공학을 여러 분야와 결합해 연구하는 추세이므로 산업체, 의료계, 학계에서 실력을 발휘할 수도 있다.

취재 한마디
처음 하는 취재라 모든 점에서 서툴렀다. 하지만 연구실 선배의 조언 덕분에 무사히 취재를 마칠 수 있었다. 취재도 하고 이것저것 알아보면서 미세유체공학에 대해 많이 알게 됐다. 또 진로에 대해 생각해 볼 수 있었던 소중한 기회였다
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