마이크로 유체유동(micro fluidics) 및 혼합(mixing)해석 기술은 특히 Bio-MEMS 분야의 마이크로 기기의 설계에서 가장 중요시되는 기술로서, 시료의 이송(transport), 분리(separation), 그리고 최종단계인 분석(analysis)을 위한 화학반응(chemical reaction)의 속도를 제어하는 등 Bio-MEMS 기기의 시료처리 전체 과정에서 최적 설계조건을 찾는데 필수적으로 적용되어야 할 기술이다.

이 기술은, 간단히 말하여, 컴퓨터를 이용하여 Navier-Stokes 방정식의 해를 구하고 그 결과로부터 혼합특성을 분석하는 내용으로 구성된다. 이 기술이 마크로 스케일(macro scale)에서의 해석 기술과 다른 점은, 첫째 유체를 구동하거나 제지하는 힘이 압력뿐만 아니라 표면장력, 전기력(대표적으로 electro-osmotic force), 자력 등 다양하다는 것이며, 두 번째는 마크로 스케일에서는 난류를 일으켜서 유체를 쉽게 혼합시킬 수 있지만 마이크로 스케일에서는 이것이 불가능하기 때문에 층류상태에서도 혼합속도를 제어(주로 빠른 혼합)할 수 있도록 하는 갖가지 아이디어가 필요하며 또한 이를 적용하였을 때, 기대할 수 있는 혼합특성의 해석능력이 필수적이라는 점이다.

따라서, 본 연구실에서는

첫째, 마이크로 기기 내 유체를 처리하는데 필요한 각종 힘들의 원리를 하나씩 분석하고 그것들을 수치해석 시뮬레이션에 적용하는 과정과 방법들을 개발함으로써 마이크로 기기 설계자로 하여금 보다 빠른 시간 내에 설계결과를 예측할 수 있도록 하는 것과,

둘째, 카오스 혼합원리를 정립하고 혼합특성을 정량화하는 방법을 개발함으로써 마이크로 기기 설계자들이 혼합제어 특성을 쉽게 예측할 수 있도록 하며 또한 카오스 혼합이 가능하고 제어가 용이한 다양한 마이크로 체널 구조를 개발하여 마이크로 기기의 성능을 향상시키는데 주된 연구목적이 있다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

On the fundamental requirement of fluid flow to attain a chaotic mixing in micro-scale flows
(마이크로 스케일 유동에서의 카오스 혼합을 위한 유체유동의 기본요건에 대하여)

Chaotic micro-mixing given by an electro-kinetic instability
(동전기적 불안정성을 이용한 카오스 마이크로 혼합)

Electro-osmotic flow under the action of a non-uniform zeta potential
(불균일 zeta 전위를 가지는 전기-삼투 마이크로 유동)

Chaotic micro-mixing due to a control of magnetic effects
(자기장 제어효과를 이용한 카오스 마이크로 혼합)

Analysis of fluid flow in micro-fluidic devices with complex geometry by using immersed-boundary methods
(가상경계법을 활용한 복잡한 마이크로 기기 내 유체유동 해석)

Numerical analysis for the interior and exterior flows of micro bubles with robust boundary conditions
(강건한 경계조건을 적용한 마이크로 버블 내외의 유동에 대한 수치해석)

 

 

 

 

Dept. of Mechanical Engrg. Dong-A University, 840, Hadandong, Saha-goo, Busan, 604-714, Korea.
Copyright ⓒ 2005 Microfluidic Flow & Mixing Lab.   All rights reserved.