초소형·고집적 '화학공정칩' 개발노트북 크기 휴대용 '화학 공장'서 연간 1.2t 화합물 생산

  • 손바닥보다 작은 하나의 '칩(chip)' 위에서 독성이 강한 화학물질을 만들고 실험·분석까지 할 수 있는 초소형 '랩온어칩(Lab on a Chip)'을 국내 연구진이 개발했다.
    교육과학기술부는 충남대 김동표 교수가 다이아조메탄(Diazomethane)과 같은 유독성 기체화합물을 대상으로 생산·정제·분리·반응 등 모든 화학공정을 연속 수행할 수 있는 가로·세로 각 5㎝, 두께 0.5㎝의 초소형·고집적 랩온어칩을 제작했다고 16일 밝혔다.
    랩온어칩은 평면기판 위에 액체나 기체가 흐를 수 있는 미세 채널(작은 도랑) 등을 만들어 다양한 화학 및 생물 반응을 살펴보는 장치로, 말 그대로 '칩 위의 실험실'이다.

    특히 화학공정 랩온어칩의 경우 머리카락 굵기보다 가는 채널과 좁쌀보다 작은 저장소 등으로 구성되며, 화학 반응에 필요한 시료의 양이 워낙 적어 폭발이나 독성 등의 위험 없이 연구를 수행할 수 있는 장점이 있다.

  • 이번에 개발된 칩의 경우 원료의약품 생산에 매우 유용하지만 독성과 폭발성이 큰 다이아조메탄을 칩 위에서 바로 생산하고 활용할 수 있다.

    칩은 2층 구조로, 1층에서 두 가지 종류 물질의 결합으로 다이아조메탄과 부산물이 생성되면, 도랑 천장의 분리막을 통해 다이아조메탄만 정제돼 2층으로 올라간다. 2층에서는 다른 물질과 다이아조메탄의 반응 실험, 결과 분석 등이 이뤄진다.

  • 아울러 이 칩 300여개를 병렬 연결하면, 노트북 크기의 휴대용 '화학 공장'에서 연간 1.2t에 이르는 화합물을 생산할 수 있다는 게 연구진의 설명이다.

    김동표 교수는 "위험한 물질이라도 손쉽게 다룰 수 있는 초소형, 고집적형 화학공정칩을 활용하면, 친환경적 방법으로 새로운 화학물질을 개발할 수 있다"고 설명했다.

    이번 연구 성과는 화학분야에서 권위있는 학술지 '앙게반테 케미(Angewante Chemie)' 5월 25일자에 실렸다.