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BIZION

큰 것은 통과, 작은 것만 걸러내는 '거꾸로 필터'

미국 펜실베이니아주립대학 'Birgitt Boschitsch'가 개발

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아하
비누거품의 얇은 액체 투명막처럼 생겼어요

일반적으로 필터(Filter or Membrane)는 입자가 클수록 더 잘 걸러내는 특징을 갖고 있습니다. 커피머신이 커피를 뽑아내는 원리나 정수기가 물을 깨끗하게 만들어내는 원리가 바로 이런 필터의 특징을 잘 보여주고 있죠.

그런데 이런 필터와 정반대로 큰 물질은 통과시키고 오히려 작은 물질을 걸러내는 필터가 개발돼 화제입니다. 바로 미국 펜실베이니아주립대학 기계공학과 대학원생 'Birgitt Boschitsch'가 개발한 자가치유 역(膜) 필터(Self-healing reverse filter)가 그 주인공인데요.

최근 과학잡지 'Science Advances'에 이 필터가 소개되었는데요. 그 내용을 살펴보면 이 필터의 원리를 알 수 있습니다. 일단 필터의 모습은 다른 일반 필터와 사뭇 다른데요. 딱딱한 면이나 패브릭 형태의 필터가 아닙니다.

영상과 이미지를 자세히 보면 마치 비누거품 장난감으로 만든 얇은 액체 투명막처럼 생겼는데요. 손가락을 집어넣었다 빼도 막 표면이 원래대로 돌아가기 때문에 '자가치유'라고 이름을 붙인 것 같습니다.

고맙습니다
박테리아나 악취를 차단할 수 있어요

연구팀은 황산도데실나트륨(sodium dodecyl sulfate)에 물을 섞어 손쉽게 이 필터를 만들었는데요. 원리는 물체가 가진 운동에너지에 따라 투명 막을 통과하느냐 못 통과하느냐의 차이로 필터의 기능이 발생하는 거죠.

즉, 물체의 크기와 상관없이 운동에너지가 큰 것은 그 힘에 의해 막을 뚫고 나가고 운동에너지가 작은 것은 막에 걸리게 되는 것인데요. 결국 운동에너지에 따라 작용하기 때문에 일반적으로 큰 물질이 중력 작용에 의해 쉽게 빠져나가고 작은 물질은 필터에 붙어 남게 되는 것입니다.

연구팀은 이 거꾸로 필터가 특수한 용도로 사용될 수 있다고 밝혔는데요. 박테리아나 냄새를 차단하는 필터의 용도를 대표적인 사례로 들 수 있죠. 이런 용도에 맞춰 투명 막의 액체 성분을 바꿔 최적화시킬 수도 있습니다.

예를 들면 막의 내구성을 높이거나 특정 가스를 차단하는 성분을 액체에 첨가하는 식이죠. 구체적으로 개도국 마을의 화장실에 설치해 악취를 제거하고, 병원 시설에 설치해 바이러스 침투를 막을 수 있습니다.

현재 연구팀은 다양한 용도의 맞춤형 필터를 개발하기 위해 다양한 액체를 추가로 실험하고 있는데요. 이들의 바람대로 거꾸로 필터가 상용화되어 우리 삶을 더욱 이롭게 만들어주길 기대해 봅니다.

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