레이저 연쇄 열분해 공법으로 제작된 3차원 장기모사칩.[서울대학교 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국연구재단은 서울대학교 기계공학과 고승환‧전누리 교수 공동 연구팀이 바이오칩을 1시간 내에 제작할 수 있는 초고속 레이저 직접 가공법을 개발했다고 25일 밝혔다.

PDMS(Polydimethylsiloxane)는 생물학, 의학, 약학, 재료공학 및 기계공학 등 다양한 분야에 걸쳐 활용되는 투명한 고분자 물질로, 우수한 생체적합 성으로 인해 최근에는 장기모사칩 연구 등에도 활용되고 있다.

기존에는 준비된 틀에 굳지 않은 PDMS 레진을 부어 만드는 몰딩 방식에 의존해 왔지만 시간과 비용이 많이 소요되는 아쉬움이 있어 이를 대체할 레이저 가공법에 대한 연구가 진행돼 왔다. 하지만 넓은 파장 영역에 걸쳐 나타나는 높은 투명도로 인해 레이저가 PDMS를 곧바로 투과하기에 레이저 가공이 어려움이 있었다.

연구팀은 ‘연쇄적 레이저 열분해’ 현상을 이용해 PDMS의 고품질 쾌속 직접 가공법을 적용하였으며, 더 나아가 정교한 장기모사칩의 제작 가능성을 제시했다.

먼저 레이저 열분해의 생성물이 불투명한 것에 집중했다. 불투명한 열분해 산물은 투명한 PDMS보다 효과적으로 레이저를 흡수하기 때문에 새로운 열분해 반응이 유도될 수 있다. 연구팀은 이 현상을 이용해 연속파 레이저를 이용한 고품질 PDMS 가공법 개발에 성공했다.

최소 이틀 이상 소요되는 기존 소프트리소그래피 공정을 1시간 이내로 단축시킬 수 있어 PDMS를 활용하는 장기모사칩, 미세유체역학, 소프트로보틱스 등에 다양하게 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

신재호 서울대 기계공학과 박사후연구원은 “레이저 연쇄 열분해를 통한 PDMS 고품질 쾌속 가공기술은 장기모사칩 연구분야에 적용돼 효율을 획기적으로 끌어올릴 것으로 기대된다”고 말했다.

한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원으로 수행된 이번 연구성과는 공학분야 국제학술지 ‘네이처 머티리얼스’에 8월 17일 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com