마이크로 펌프란?
마이크로 펌프는 작고 정밀한 펌프를 말합니다.
미세한 액체를 제어하거나 조작하기 위한 장치로 분석기기 및 의료, 바이오, 나노기술 분야에서 사용되고 있습니다. 마이크로펌프는 기계적인 동력 메커니즘을 필요로 하는 기계식과 물리적 외력에 의해 구동되는 비기계식으로 구분할 수 있습니다.
마이크로 펌프의 사용 용도
마이크로 펌프는 정밀기기, 의료기기, 바이오기기, 나노기술 등에서 사용되고 있습니다. 또한 소형화되는 기기에서 중요한 역할을 하고 있습니다.
예를 들어, 의료 기기에서는 인공 심장에 내장된 인슐린 주입, 인공 신장 등에 사용됩니다. 그 외에도 희귀 화학물질을 이용한 실험에서 약품 제어 등 다양한 분야에서 활약할 수 있는 성능을 겸비한 것이 특징입니다.
일반적으로 판매되는 마이크로펌프는 기계 구동식 전압식 마이크로펌프입니다. 그러나 사용 용도에 따라 비기계식 마이크로펌프도 활용하는 등 용도에 따라 구분하여 사용해야 합니다.
마이크로 펌프의 원리
마이크로 펌프는 주로 펌프 헤드와 드라이버로 구성됩니다. 펌프 헤드는 유체를 이송하는 부품으로 일반적으로 실리콘으로 만들어집니다. 드라이버는 펌프 헤드를 움직이는 부품으로, 일반적으로 전기 신호로 제어됩니다. 그 외에도 제어 회로와 전원 공급 장치 등의 전자 부품이 필요합니다.
또한 압력차를 이용한 압력 구동형 펌프부터 비기계식 광 구동 마이크로 펌프, 나노 모터로 작동하는 마이크로 펌프, 모세관 현상을 이용한 마이크로 펌프까지 다양합니다.
1. 압력 구동형 펌프
펌프 안팎의 압력차를 이용하여 액체를 이동시키는 압력 구동식 펌프는 압력차를 이용하여 액체를 이동시키는 펌프의 일종입니다. 액체를 밀어내기 위해 펌프 내부의 압력을 높여 외부의 낮은 압력으로 액체를 빨아들이는 힘을 만들어 냅니다.
압력 구동식 펌프는 높은 정밀도와 신뢰성을 가지고 있으며, 다양한 용도에 따라 다양한 종류가 존재하는 것도 특징입니다. 예를 들어, 고압을 처리하도록 설계된 펌프와 미세한 액체를 이송하는 데 적합한 마이크로 펌프 등이 있는데, 구조가 비교적 간단하여 제조 비용이 저렴하고 다양한 용도에 적합합니다.
2. 광 구동식 마이크로 펌프
광구동형 펌프는 빛 에너지를 이용하여 액체를 이동시키는 펌프의 일종입니다. 빛을 비추면 액체 표면에 발생하는 광압을 이용해 액체를 이동시킵니다. 주로 바이오 분야에 활용되고 있으며, 미세한 유로 내에 액체를 이송할 수 있습니다.
그러나 광 구동형 펌프는 광원이 필요하기 때문에 외부의 영향을 받기 쉬우며, 광원의 빛의 세기나 방향에 따라 성능이 달라질 수 있습니다.
3. 나노모터식 마이크로 펌프
나노모터식 마이크로펌프는 세포 내 에너지를 기계적 운동으로 변환할 수 있는 나노모터를 이용해 액체를 이송하는 구조를 가진 펌프이다. 자기장이나 전기장 등의 에너지 원에 의해 구동되며, 매우 작은 공간에서도 작동할 수 있습니다.
4. 모세관 현상식 마이크로 펌프
모세관 현상식 마이크로 펌프는 미세한 유로 내에서 모세관 현상을 이용하여 액체를 이송하는 펌프이다. 미세한 유로 내에 미세한 튜브를 설치하고 그 내부에 액체를 주입합니다.
가는 관을 구부리면 관 내벽과 액체의 표면장력이 작용하여 액체가 상승하는 방향으로 이동하는 원리를 이용합니다. 이를 통해 미세한 유로 내의 액체를 이송할 수 있습니다.
마이크로 펌프의 특징
마이크로 펌프의 가장 큰 특징은 소형화입니다. 이 펌프는 매우 작은 유로에서 유체를 이동시킬 수 있습니다. 이러한 소형화로 인해 마이크로 유체 연구, 미세한 바이오칩 개발 등 다양한 마이크로 스케일 애플리케이션에 활용되고 있습니다.
또한, 마이크로 펌프는 저렴한 비용으로 제조할 수 있습니다. 이는 펌프에 필요한 부품의 수가 적고 제조가 비교적 용이하기 때문입니다. 따라서 대량 생산이 가능하여 의료 및 생물학 등의 분야에서 널리 사용되고 있습니다.