연구성과
임근배 교수팀, 이온농도분극현상 이용한 입자분리장치 개발
이온의 반발력으로 바닷물에서 리튬 캔다
휴대폰이나 노트북 배터리 등에 반드시 들어가는 금속, 리튬은 국내에서는 전혀 생산되지 않아 연간 1만2000여톤을 수입하고 있다. 우리나라처럼 리튬 매장량이 거의 없는 나라에서 활발하게 연구되는 것이 바로 2300억톤의 리튬이 녹아 있는 바다에서 리튬을 회수하는 기술이다. 보다 값싸고 간편하게 리튬을 분리할 수 있는 기술이 POSTECH(포항공과대학교) 연구팀에 의해 개발됐다.
POSTECH 기계공학과 임근배 교수․전형국씨 연구팀(공동 교신저자 고 강관형 교수)은 나노 채널 주변에서 발생하는 이온 농도 분극현상(ion concetration polarization)*1을 이용한 입자분리장치를 개발, Nature의 자매지인 온라인 저널 사이언티픽리포트(Scientific Reports) 최신호를 통해 발표했다.
연구팀은 이온 농도 분극 현상에 의해 생기는 입자의 반발을 분석, 이 반발력을 이용해 마이크로에서 나노 크기에 이르는 입자들을 전기영동*2 이동도에 따라 분리했다.
이 방법은 전기영동력을 이용한 기존의 방법과 달리 외부의 전극을 이용하기 때문에, 기존의 방법의 가장 큰 문제로 지적되었던 기포문제를 해결하여 간단하고 값싼 장치의 제작이 가능하다. 뿐만 아니라 아주 작은 지역에 20 배 이상의 전기장을 집중시킬 수 있어, 높은 분리효율을 보여주는 것으로 확인됐다.
이번 연구는 특히 이온 농도 분극 현상에서 일어나는 입자들의 반발력을 실험적, 이론적, 수치해석적으로 분석해 그 원리를 밝혔다는 점에서 학술적인 의의를 높게 평가받고 있으며, 무엇보다 다양한 크기의 샘플들을 분리하는데 성공했다는 점에서 생화학 분석장치나 검출장치로 충분히 활용될 수 있다.
특히 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.
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