포스텍, 제한된 영역에서 움직이는 기포를 자유자재 조절하는 기술 개발

수소에너지 생산에도 적용 가능

포스텍 용기중 교수

포스텍 한기덕 씨

포스텍(포항공대) 화학공학과 용기중 교수·통합과정 한기덕 씨 연구팀은 수소에너지를 만드는 물분해 과정에서 물방울 기포의 움직임을 자유롭게 조절하는 새로운 표면처리 기술을 개발했다. 연구성과는 국제 학술지 어드밴스트 펑서널 머터리얼즈에 최근 소개됐다.

그간 기포는 제한된 영역에서만 움직였지만, 이번 기술 개발로 수평, 수직이동이 가능해졌다.

물 속에서 물방울 기포의 움직임을 조정하는 것은 수소 생산, 기체 분리, 열전달, 물질 전달, 광 유체 등 다양한 응용 분야에서 중요한 기술로 인식되고 있다.

지금까지 기포의 움직임을 제어하기 위해 비대칭 표면처리 기술과 같은 방법이 개발됐지만, 기포 면적이 넓은 쪽에서 좁은 방향으로 이동한다거나 좁은 영역에서만 움직이는 한계를 가지고 있다.

이에 연구팀은 자기력에 반응하는 마이크로 와이어를 표면에 성장시키고 윤활유로 코팅해 표면을 제작했다. 성장한 마이크로 와이어는 가해지는 자기장에 따라서 표면에 수직 방향으로 직립해서 세우거나 수평 방향으로 눕힐 수 있다는 사실을 확인했다.

와이어가 직립하는 경우 높은 표면 접착력을 보이는 반면 표면에 눕는 경우 낮은 접착력을 나타냈다.

연구팀은 마이크로 와이어의 형상을 자기력으로 제어하면서 접착력 조절뿐만 아니라 물방울을 표면에서 양방향으로 혹은 기포를 부력과 반대방향으로 이동할 수 있었다.

연구팀은 이같은 특성을 이용해 수중 화학반응을 유도하는 마이크로 반응기를 개발하고, 광학 레이저 셔터로의 응용 또한 확인했다.

용기중 포스텍 교수는 "수중에서 물방울의 움직임을 자유롭게 조절하는 기술이 새롭게 개발됐다"며 "물방울을 원하는 방향으로 이동시킬 수 있기 때문에 물분해를 통한 수소에너지 생산에도 활용가능하다"고 했다.