국내 연구진, 유독성 물질을 안전하게 다루는 화학공정 개발

최근 국내에서 불산 등의 각종 유해화합물이 누출되는 사고가 일어나
사회적 문제가 되곤 했다.

화학 물질은
우리 생활에 유용한 물질을 제조하는데 반드시 필요하지만,
위험성을 갖고 있어 안전하고 효율적인 활용기술 개발은 매우 중요하다.  . 

미래창조과학부는
이러한 위험성을 줄여줄 화학공정 과정이 국내 연구진에 의해 개발됐다고
24일 밝혔다.

[랩온어칩]과 [통합형 미세유체시스템]을 이용해
독성이 강한 화학물질을 누출없이 반응시킬 수 있는
안전한 화학공정을 개발했다.

기존 사용해온 [초자 반응기](유리실험기구)는
위치나 시간에 따른 농도 조성의 일정 유지와
함께 발생하는 부산물들에 의해 분리 정제에 어려움이 있었다.

특히 독성·악취물질의 외부 누출 제어를 위한 노력도 필요했다.

하지만 이번 개발한 [미세유체시스템]을 이용하면
극소량의 시약으로도 이용 가능하며
사고발생시 대처 용이, 폐액 발생이 적어 친환경적이다.

또한 연구팀은
석유화학물질의 분해공정에 이용되는
[미량의 4산화오스뮴]의 외부 누출을 막을 수 있는
소형 칩 개발로 공정의 안전성을 높였다.

가로 및 세로 5cm 크기의 소형 칩에 있는
머리카락 굵기의 도랑(channel) 내부에
[4산화오스뮴]을 고정시켰다.

이는 기존 초자반응기보다 50배 이상 효율적인 반응이 가능하다. 

특히 이 칩은 딱딱한 스탬프 대신
저렴하고 부드러운 몰드를 이용해 패턴을 제작해
대량생산에도 유리하다.

뿐만아니라 길이 3m, 지름 500um의 아주 가는 모세관 안에
[이소시아나이드]의 합성부터 정제, 분리 그리고 다음 반응까지
4개 공정이 연속으로 이루어지는 시스템도 구축했다.

이를 통해 기존 초자반응기보다
반응시간이 10~20배 빨라졌으며, 안전하게 실험할 수 있게 됐다.

“이번 연구로 안전하고 무해한 화학공정이 개발되됐으며
앞으로 친환경적 신(新)화학물질 개발의 토대가 될 것으로 기대된다.”

   -<포항공과대학교> 화학공학과 <김동표> 교수

한편, 이번 연구는
<포항공과대학교> 화학공학과 <김동표> 연구팀이 주도아래
미래부와 한국연구재단이 추진하는
[리더연구자지원사업(창의적 연구)] 지원을 받아 수행됐다.

연구결과는
국제학술지 <앙게반테 케미(Angewante Chemie)>지에
4월 24일과 지난 18일에 게재되기도 했다.

4월 24일자 논문은 해당 학술지 6월호 표지논문으로 선정됐으며,
영국 화학전문지 <케미스트리월드(ChemistryWorld)>에 기사로 소개됐다.

[랩온어칩(Lab on a chip)]

실험실에서 수행하는 복잡한 실험을
손톱만한 크기의 칩 위에서 간단히 구현할 수 있도록 만든 장치.

[통합형 미세유체시스템(Integrated Microfluidics System)]

각각의 기능을 가진 미세유체 반응기를 직렬로 연결해
생산, 정제, 분리와 같은 모든 반응이
외부 노출 없이 반응기 안에서 이루어지는 시스템

[4산화오스뮴] 

항암 물질 등 약제 중간물질을 합성하는데 이용되는
중요한 촉매이나 극미량 노출만으로도 실명을 일으킬 수 있는 물질이다.

[이소시아나이드] 

3종 이상의 화학물질이 결합해
유용한 제약물질을 합성하는 다중반응에 중요한 물질이나
악취가 심하고 인체노출시 강한 두통을 유발하는 물질이다.