국내 연구진에 의해 유독성이 강한 화학물질을 안전하게 다룰 수 있는 화학공정이 개발됐다.

지난 24일 미래창조과학부에 따르면 김동표 포스텍대 화학공학과 교수팀은 ‘랩온어칩(Lab on a chip)’과 ‘통합형 미세유체시스템(Integrated Microfluidics System)’을 이용한 화학공정을 개발했다.

참고로 랩온어칩은 실험실에서 수행하는 복잡한 실험을 손톱만한 크기의 칩 위에서 간단히 구현할 수 있도록 만든 장치이다. 또한 통합형 미세유체시스템은 각각의 기능을 가진 미세유체 반응기를 직렬로 연결해 생산과 정제, 분리 같은 모든 반응이 외부 노출 없이 반응기 안에서 이뤄지는 시스템을 말한다.

지난 200여년 동안에는 유독성 물질을 다룰 경우 유리실험기구인 ‘초자반응기’가 널리 이용돼 왔다. 그러나 위치나 시간에 따라 농도나 조성을 일정하게 유지하기 어렵고 부산물이 발생해 원하는 물질을 분리하거나 정제하는 데 어려움이 있었다. 또 독성물질의 외부 누출이 완벽히 제어되지 않는 단점도 있었다.

이에 연구팀은 가로 및 세로 5cm 크기의 소형칩(랩온어칩)을 개발해 석유화학물질의 분해공정에 이용되는 미량의 4산화오스뮴의 외부 누출을 막을 수 있도록 했다. 소형칩에 있는 머리카락 굵기의 도랑 내부에 4산화오스뮴을 고정시킨 것이다. 4산화오스뮴은 항암물질 등 약제 중간물질을 합성하는 데 이용되는 중요한 촉매지만 아주 극미량의 노출에도 실명을 일으킬 수 있는 물질로 알려졌다.

이같은 소형칩을 이용하면 기존 초자반응기보다 50배 이상의 효율적인 반응이 가능해진다. 특히 딱딱한 스탬프 대신 저렴하고 부드러운 몰드를 이용해 패턴을 제작하기 때문에 대량생산에도 유리하다.

또한 연구팀은 길이 3m, 지름 500um의 가는 모세관내에 이소시아나이드의 합성부터 정제, 분리, 다음 반응까지 4개 공정이 연속으로 이뤄지는 시스템도 구축했다. 이소시아나이드를 바로 합성하고 사용하기 때문에 안전하고, 기존 초자반응기보다 반응시간도 10~20배 빠르다는 장점이 있다.

김 교수는 “이번 연구로 안전하고 무해한 화학공정이 개발됐다”며 “이를 통해 산업현장에서 유해화학물질이 누출되는 안전사고를 사전에 방지할 수 있을 것”이라고 말했다.

한편 이번 연구성과는 국제학술지 앙게반테 케미(Angewante Chemie) 4월24일자와 6월18일자 연속 실렸으며 영국 화학전문지 케미스트리 월드(Chemistry World)에도 소개됐다.