미세채널의 수축흐름에서 초연성젤의 변형 측정. (사진=동아대 제공)

동아대학교는 화학공학과 BK-21 교육연구단 이헌상 교수팀이 뇌조직 같은 초연성젤 초탄성을 유체역학 방법으로 측정하는데 성공했다고 11일 밝혔다.

이 연구 결과는 미국 물리학협회에서 발간하는 '유체 물리학'(JCR 5.8%)에 지난 1일자 온라인에 게재됐다. 논문 제목은 'Hyper-elastic behavior of soft-tissue like microgels in two-phase converging microchannel flow(이상계 미세수축흐름에서 연성조직 같은 미세젤의 초탄성 거동)'이다.

논문은 아샤르 후세인 박사과정생이 제1저자, 이 교수가 교신저자, 최경민 박사과정생과 자바드 라마네자드 박사후 연구원이 계산 부문 참여저자로 이름을 올렸다.

하이드로젤 합성부문엔 윤진환 부산대 교수, 미세채널 제조부문 김서균 한국과학기술연구원 박사, CFD 시 뮬레이션 부문 황욱렬 국립경상대 교수가 참여했다.

이 교수팀은 이 연구에서 마이크로미터 범위(10-6m)에 주목, 뇌 조직 같이 부드러운 미세연성젤 미세유체 채널을 이용, 100 마이크로미터 크기로 합성한 뒤 수축채널에서 발생하는 응력을 유체역학 및 유변학 이론으로 계산, 미세크기 연성 하이드로젤 초탄성 거동을 처음으로 측정했다.

초탄성은 물질 변형이 커질수록 응력이 비선형적으로 급격하게 증가하는 현상을 말한다.

뇌나 신경조직 같은 초연성물질은 그 동안 낮은 탄성계수 때문에 가만히 둬도 중력에 의해 늘어나기 때문에 기계적 특성을 측정하는 센티미터 범위(10-2m) 시편을 제작하기 어려웠다.

나노미터 범위(10-9m) 원자탐침 방법으로 연성물질 탄성을 측정하기 위해선 펨토 뉴턴(10-12N) 정도 정밀성이 요구돼 나노미터 범위 기술로도 측정이 안됐다.

이 교수는 "초연성젤 초탄성 거동은 예측은 하고 있었지만 직접 측정하는 것은 난제였다. 아샤르 후세인 박사과정생이 미세수축 흐름을 통해 잡아당기는 인장 변형을 유도하는 실험을 통해 이론 계산과 비교, 초연성젤 초탄성을 측정할 수 있었다"고 설명했다.

그는 "이번 연구결과는 약물전달 시스템, 혈관 흐름 이해, 질병 진단, 유변학 기초연구, 포렌식 기법 등 다양한 용도에 활용될 수 있다"고 말했다.

제1저자로 참여한 아샤르 후세인 박사과정생은 "세계 유명 저널에 주도한 연구 논문이 실려 기쁘다. 잘 지도해주신 이헌상 교수님과 동료 학생들 도움에 감사드린다"며 "이를 계기로 앞으로 실력을 더 길러 좋은 연구원으로 관련 분야에 기여하고 싶다"는 소감을 유창한 한국어로 밝혔다.

한편, 이 교수는 미국 버클리대 국립연구소 및 LG화학 등에서 12년간 복합재료 및 유변학 분야 연구원으로 근무하다 지난 2009년 동아대에 부임했다.

LG그룹 연구개발상· IR52 장영실상·NET 국가신기술인증 등을 수상했으며 탄소나노튜브 형상에 관한 이론 및 시험방법을 개발했다. 33개국 전문가로 이뤄진 국제표준회(ISO) 프로젝트 리더로 10여 년간 활동했으며 'SCIE 폴리머지 편집위원장'을 맡고 있다.