DC가 가미된 교류전기삼투를 이용한 능동형 마이크로믹서 특성 연구

Abstract

미세유동칩에서 유체의 유동은 매우 낮은 레이놀즈수를 가지는 층류유동으로 유체의 혼합은 분자확산에 의해서만 이루어지기 때문에 유체가 잘 섞이지 않는다. 그러므로 생화학반응과 같이 유체의 혼합이 필요한 미세유동칩에서 능동형 마이크로믹서는 필수적인 요소이다. 본 연구에서는 DC가 가미된 교류전기삼투현상을 이용한 능동형 마이크로믹서를 개발하고, 그 특성을 알아 보았다. 본 마이크로믹서는 단면이 60 x 100 um^2 으로 되어 있으며, 마이크로채널 하단부에 gold 전극이 위치시켜 제작하였다. 이러한 마이크로믹서에 25Vpp, 2VDC, 100kHz, sine 신호를 인가하였을 때, 혼합지수가 약 80%가 되었다. 또한 전극이 한 쌍으로 이루어진 마이크로믹서를 이용해, 교류 주파수, 교류 전압, 직류 전압이 혼합지수에 미치는 영향을 살펴보았다. 교류 주파수가 감소함에 따라 혼합지수가 증가하였지만 그 영향이 크지는 않았다. 반면에 교류 전압과 직류 전압이 혼합 지수에 미치는 영향이 지배적이었으며, 각 전압이 증가함에 따라 혼합 지수가 증가하였다. 그리고 세 쌍으로 구성된 전극을 이용해 와류의 방향을 바꾸어 줌으로써 혼합 지수를 약 90%까지 향상 시킬 수 있었다. 마지막으로 유동조건인 유량에 따라 혼합에 적합한 전극의 개수를 알아 보았다. 그 결과 4 μL/min 이하의 유량에서는 3~4쌍의 전극 사용하는 것이 4 μL/min 이상의 유량에서는 1~2 쌍의 전극을 사용하는 것이 마이크로믹서의 혼합성능이 우수해짐을 알 수 있었다.