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부드러운 생물학 시료 관찰 한계 극복

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하이드로젤 물질 적용… 강도 조절 용이 '세포' 분석 가능
제작 시간 · 비용 절감 효과 커 경제성 100만배 이상 기대
■사업화 유망 히든 테크
(18) 원자현미경 탐침
서강대 이정철 교수팀


부드러운 생물학 시료 관찰 한계 극복
하이드로젤 기반 원자현미경 마이크로캔틸레버 배열을 광학현미경으로 본 모습(왼쪽)과 확대한 단일 마이크로캔틸레버의 전자현미경 사진. 이정철 교수팀 제공

뛰어난 기술은 한 기업의 경쟁력을 높일 뿐만 아니라 세계 산업 구도와 인류 생활을 바꾸기도 한다. 정부가 R&D 성과가 시장에서 빛을 볼 수 있게 '서랍속 기술'을 사업화하는 일에 적극적인 까닭이다. 아직 사업화되지 못 했지만 상품화 경쟁력이 우수한 유망 기술을 미래창조과학부와 함께 선정해 소개한다.

부드러운 생체 및 생물학 시료까지 관측할 수 있는 원자현미경용 탐침 기술이 개발됐다. 이 기술이 제품화로 이어지면 바이오·환경 등 다양한 분야로 확대되고 있는 세계 원자현미경 시장에서 유리한 위치를 차지할 수 있을 것으로 기대된다.

이정철 서강대 교수팀은 '하이드로젤 기반 원자현미경 마이크로캔틸레버 제작 기술'을 개발했다.

원자현미경에서는 유연하게 휘어지는 성질을 가진 분자 분석을 위한 마이크로미터 크기의 '캔틸레버'라고 하는 탐침이 쓰인다. 이 탐침은 주로 실리콘, 실리콘 산화물·질화물로 제작되고 있는데, 유연성이 떨어져 부드러운 생물학 시료 등을 관찰하는 데 한계가 있었다. 또 원재료비와 공정 비용이 높고, 청정실 환경에서 긴 시간을 들여 제작해야 한다는 문제점도 있었다.

연구팀은 이러한 문제를 극복하기 위해 실리콘 대신 부드럽고 값싼 '하이드로젤'이라는 폴리머 재질로 탐침을 제작했다.

하이드로젤 탐침은 상용 실리콘 탐침에 비해 강도를 매우 낮은 값으로 조절할 수 있어 세포 같은 시료도 분석할 수 있다. 강도를 높일 경우에는 다양한 마이크로 입자, 나노 입자도 관측이 가능하다. 하이드로젤은 특정 외부 환경에 따라 민감하게 반응해 습도, 온도, 산성도, 중금속 이온 농도 등 환경 센서로도 활용할 수 있다. 무엇보다 일반적인 상용 실리콘 탐침과 비교할 때 제작 시간과 비용을 각각 최소 1000분의 1 이하로 줄일 수 있어 동일 수량의 제품 제작 시 100만배 이상의 경제성을 기대할 수 있다.

이 교수팀은 미래창조과학부 연구성과 사업화 지원사업을 통해 기술을 원자현미경 생산업체에 이전하기 위한 작업을 하고 있다.

이 교수는 "원자현미경 시장이 10년 내 수조 원에서 수십조 원 단위로 성장할 것으로 예측되면서 탐침 시장도 비례해서 성장할 전망"이라며 "상용화와 사업 다각화를 위해 필요한 추가 기술을 개발·확보하면 신시장을 창출하는 것은 물론 세계 원자현미경 시장을 견인할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

백나영기자 100na@dt.co.kr


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