명지대학교(총장 임연수) 기계공학과 대학원 김도현 교수 연구실(BNML)의 양예지 학생(석사 2년 차)과 이택상 교수 연구실(예측 모델링 및 전산생체역학 연구실)의 신창섭 학생(석사 1년 차)이 국제 저명 학술지 Sensors and Actuators B: Chemical에 논문을 게재했다.

논문 제목은 “Robust acoustofluidic micromixer based on an ultrathin PDMS microballoon oscillator”이다.

이번 연구는 두 기계공학과 연구실의 공동 연구로, 두께 1마이크로미터(μm) 이하의 투명하고 유연한 탄성중합체 PDMS(폴리디메틸실록산) 박막을 반도체 공정으로 제작한 뒤, 이를 풍선 형태로 팽창시켜 마이크로벌룬(microballoon)을 구현한 것이다. 또한 Abaqus를 이용한 비선형 수치 모사를 통해 마이크로벌룬의 거동을 정밀하게 예측하였다.

연구팀은 이 마이크로벌룬을 초음파로 공진시켜 강한 음향유동(acoustic streaming)을 발생시6μL의 잉크를 부피 100배에 해당하는 600μL의 초순수와 32초 만에 혼합하는 데 성공했다. 나아가 이 기술을 적용하여 혈액암세포로부터 DNA를 고속으로 추출하는 데에도 성공하였다.

이번 성과는 향후 면역진단, 유전자 검사, 나노입자 합성 등 다양한 바이오 기술에 활용될 것으로 기대된다.

해당 논문이 게재된 Sensors and Actuators B: Chemical은 JCR 기준 Instrumentation 분야 상위 1.9%에 해당하는 세계적 수준의 학술지이다.

본 연구는 한국연구재단 기본연구(2021R1F1A1045386), 중견연구(2022R1A2C1002729), 석사과정생 연구장려금사업(S-2024–00339205)의 지원을 받아 수행되었다.