실험실에서 시료를 분석하거나 실험하기 전, 반드시 거쳐야 하는 단계가 바로 여과입니다. 불순물이나 미세 입자가 분석기기의 성능에 영향을 주거나 실험 결과를 왜곡할 수 있기 때문이죠. 이러한 여과 과정을 간단하고 효율적으로 도와주는 것이 바로 시린지 필터(Syringe Filter)입니다.
최근 실험실 장비 중에서도 검색량이 꾸준히 높은 키워드 중 하나인 시린지 필터는 다양한 종류와 특성을 가지고 있어 정확한 이해와 적절한 선택이 필요합니다. 오늘 포스팅에서는 시린지 필터의 종류, 멤브레인 재질, 친수성/소수성 특성, 사용법, 선택 기준 등을 상세하게 소개합니다.
시린지 필터(Syringe Filter)란?
시린지 필터는 일반적으로 플라스틱 하우징 내부에 멤브레인 필터(membrane filter) 가 내장된 구조로, 액체나 기체의 불순물을 제거하는 일회용 여과 장치입니다. 사용법은 간단합니다. 시료를 채운 주사기 끝에 필터를 연결한 후, 압력을 이용해 시료를 필터를 통해 통과시키면 됩니다.
의약, 환경, 식품, 바이오, 화장품, 생화학 등 다양한 분야에서 사용되며, 특히 HPLC나 GC 같은 민감한 분석기기를 사용할 때 필수적으로 사용됩니다.
왜 시린지 필터가 중요한가?
- 불순물 제거로 분석 정확도 향상
여과되지 않은 시료는 분석 시 기기 오염이나 결과 오류의 원인이 됩니다. 0.2μm 또는 0.45μm 수준의 미세 여과로 정확한 데이터를 확보할 수 있습니다. - 장비 수명 보호
시린지 필터는 고가의 분석장비를 보호하는 역할을 하며, 유지보수 비용을 줄여줍니다. - 재현성 확보
동일 조건의 반복 실험에서도 시료 내 입자의 차이로 인해 결과에 변동이 생길 수 있습니다. 시린지 필터를 통해 그 변동을 줄일 수 있습니다.
시린지 필터의 구성
실린지 필터(Syringe Filter)는 단순한 외형 속에 매우 정교한 구조와 기능을 담고 있습니다. 이 작은 여과 장치는 시료 정제의 핵심이며, 실험의 정확성과 효율성을 결정짓는 중요한 역할을 합니다. 시린지 필터는 주로 액체 시료를 분석기기에 주입하기 전에 여과하여 입자, 세균, 단백질 덩어리 등을 제거하는 데 사용됩니다.
1) 하우징(Housing)
시린지 필터의 외부를 감싸는 케이스인 하우징은 주로 폴리프로필렌(PP)이나 폴리카보네이트 같은 화학적 안정성이 높은 소재로 제작됩니다.
- 역할: 필터 내부의 멤브레인과 연결부를 고정하고 압력에 견디도록 지지하는 구조입니다.
- 특징: 내열성, 내압성, 화학적 저항성이 뛰어나며, 필터의 직경에 따라 13mm, 25mm, 33mm 등 다양한 크기로 생산됩니다.
- 색상 코드: 제조사에 따라 멤브레인 종류에 따라 하우징 색상이 다르기도 하며, 이는 사용자가 필터 타입을 쉽게 구분하도록 돕습니다.
2) 멤브레인 필터 (Membrane)
시린지 필터의 핵심은 바로 멤브레인(membrane) 입니다. 이 부분이 실제로 액체 속의 불순물, 미생물, 입자 등을 걸러주는 역할을 합니다.
- 재질에 따른 기능 차이:
- PTFE 필터 (소수성): 유기 용매 및 휘발성 액체에 적합
- PES 필터 (친수성): 생물학적 샘플, 세포 배양액, 단백질 분석용
- PVDF 필터: DNA, RNA 등 분자생물학 실험에 적합
- CA 필터: 단백질 흡착이 매우 낮아 효소 분석용에 유리
- Nylon 필터: 수용액과 유기용매 모두에 적합한 다목적 필터
- RC 필터: HPLC와 같은 고정밀 분석에서 안정적인 성능 제공
- 공극 크기(pore size):
일반적으로 0.2μm는 멸균 목적(세균 제거), 0.45μm는 미세 입자 제거용으로 사용됩니다.
3) 연결부 (Inlet/Outlet)
시린지 필터는 주사기나 튜브 등 외부 장비와의 연결을 위해 특수한 연결 구조를 가지고 있습니다.
- 입구(Female Luer Lock):
- 대부분의 시린지와 결합이 가능한 표준 형태
- 시료 유입 시 안정적인 고정과 누수 방지 기능
- 출구(Male Slip Luer):
- 튜브 또는 분석용 바이알에 직접 연결 가능
- 부드럽게 삽입되어 흐름 방해 없이 시료를 전달
이러한 Luer Lock 시스템은 국제적으로 통일된 규격으로, 대부분의 실험실 장비와 호환되며 별도의 어댑터 없이도 즉시 사용이 가능합니다.
4) 전처리 필터 (Prefilter)
특수한 조건에서 사용되는 시린지 필터에는 전처리층(prefilter)이 포함되어 있어, 여과 효율을 극대화하고 멤브레인의 수명을 연장합니다.
- 구성: 보통 유리섬유(GF/F) 나 폴리프로필렌 층이 사용되며, 큰 입자나 점성이 높은 시료를 먼저 거르는 역할을 합니다.
- 필요성: 점성이 높거나 부유물이 많은 시료를 바로 멤브레인으로 여과하면 막힘(clogging)이 발생하기 쉬운데, 프리필터는 이 문제를 사전에 방지해 줍니다.
- 적용 제품: Whatman GD/X 시린지 필터, Millex HPF 등 고급 필터 라인업에 포함되어 있습니다.
이처럼 시린지 필터는 간단해 보이지만, 내부 구조와 재질에 따라 그 기능과 용도가 확연히 달라집니다. 실험 목적에 따라 정확한 필터 구성을 이해하고 적합한 제품을 선택하는 것이 매우 중요합니다. 특히, 멤브레인의 종류, 소수성/친수성 여부, 전처리 필터 유무, 연결 규격 등을 반드시 고려해야만 실험의 성공률과 데이터 정확도를 높일 수 있습니다.
시린지 필터 선택 시 고려해야 할 핵심 요소
시린지 필터(Syringe Filter)는 그저 단순한 여과 도구가 아닙니다. 실험의 정확성과 재현성, 그리고 분석기기의 안전성을 좌우하는 결정적인 요소입니다. 따라서 필터 선택 시 다음의 핵심 사항들을 충분히 이해하고, 시료의 특성에 맞는 필터를 선택하는 것이 매우 중요합니다.
1) 공극 크기 (Pore Size)
공극 크기는 필터가 제거할 수 있는 입자의 최대 크기를 의미합니다. 일반적으로 시린지 필터는 0.2μm 또는 0.45μm 공극을 사용하는 경우가 많습니다.
- 0.2μm (200 나노미터)
- 멸균 목적에 사용됩니다.
- 세균(박테리아)의 크기가 대부분 0.3μm 이상이기 때문에 0.2μm 필터는 미생물 제거에 효과적입니다.
- 단점: 공극이 작을수록 막힘 가능성은 높아지고, 유속(flow rate)은 느려질 수 있습니다.
- 0.45μm
- 일반적인 입자 제거용 필터입니다.
- HPLC 분석, 수질 검사, 식품 분석 등에서 널리 사용됩니다.
- 고농도 시료 또는 입자가 많은 시료를 빠르게 여과할 수 있습니다.
선택 팁:
멸균이 필요한 시료라면 0.2μm, 빠른 여과가 필요한 경우는 0.45μm 필터를 선택하세요.
2) 시료의 성분
시료가 무엇으로 구성되어 있느냐에 따라 필터의 재질 선택이 달라집니다. 필터의 내화학성, 단백질 결합 특성, 용매 호환성 등을 반드시 고려해야 합니다.
- 수용성 시료:
- 대부분의 생물학적 시료, 환경 분석 시료는 수용액 기반입니다.
- PES, CA, Nylon, RC 필터 등이 적합합니다.
- 유기 용매 기반 시료:
- 아세톤, 메탄올, 헥산, DMF, DMSO 등 유기 용매가 포함된 시료는 PTFE 필터가 적합합니다.
- PVDF 필터는 유기 용매와 수용액을 동시에 처리할 수 있어 유연성이 높습니다.
- 점성이 높은 시료:
- 예: 오일, 고농도 단백질 용액, 혈청 등
- 전처리 필터가 내장된 GD/X 타입이나 유리섬유 프리필터가 포함된 제품을 선택해야 여과 효율을 유지할 수 있습니다.
3) 멤브레인의 친수성(Hydrophilicity) / 소수성(Hydrophobicity)
멤브레인이 수분과 어떤 관계를 맺는지에 따라 여과 성능이 크게 달라집니다.
✅ 친수성(Hydrophilic)
- 정의: 물과 잘 섞이며, 수용액 여과에 적합합니다.
- 대표 멤브레인: PES, CA, PVDF, Nylon, RC
- 적용: 일반적인 물 기반 시료, 생물학적 시료, 세포 배양 배지 등
- 장점: 빠른 흐름 속도와 낮은 단백질 결합력
✅ 소수성(Hydrophobic)
- 정의: 물을 밀어내는 성질로, 유기 용매나 기체 여과에 적합합니다.
- 대표 멤브레인: PTFE 필터, PVDF (일부)
- 적용: 유기 용매, 기체 정제, 수분 제거
- 장점: 고온, 강산, 강염기 조건에서 우수한 화학적 내성
TIP: 수용액을 소수성 필터에 사용하면 여과가 되지 않거나 시간이 오래 걸릴 수 있습니다.
4) 단백질 결합력 (Protein Binding)
특히 생화학, 분자생물학 실험에서는 단백질 결합력이 낮은 필터를 선택해야 실험 결과의 신뢰성을 확보할 수 있습니다.
- 단백질 결합력이 낮은 필터:
- PES: 생체시료에 이상적, 단백질 흡착 최소화
- CA: 효소, 항체 등 민감한 시료에 적합
- PVDF: DNA, RNA와 같은 분자생물학 실험에서 많이 사용됨
- 단백질 결합력이 높은 필터(주의):
- Nylon, RC 필터는 일반 분석용으로는 우수하지만, 단백질 흡착 우려가 있으므로 생체 시료에는 적합하지 않을 수 있습니다.
5) 장비 호환성 (Interface Compatibility)
시린지 필터는 실험 장비와 직접 연결되기 때문에 인터페이스 호환성이 중요합니다.
- Luer Lock (Female Inlet / Male Outlet)
- 국제 표준 커넥터로, 대부분의 실험실 주사기 및 튜브와 호환
- 밀폐력 우수, 흔들림 없이 안정적인 사용 가능
- 슬립형(Slip Tip):
- 간단한 장비 연결이 필요한 경우 사용
- 정확한 연결을 위해 장비 타입을 확인 후 구매 필수
호환 확인 사항:
- 주사기 커넥터와 필터의 연결부 규격
- 분석 장비나 바이알의 입구 지름
- 자동화 장비와 함께 사용 시, 삽입 깊이 및 압력도 고려
실험 목적에 따른 시린지 필터 추천
| 실험 목적 | 추천필터 | 멤브레인 | 공극크기 | 특정 |
| HPLC 전처리 | Spartan, RC | RC | 0.45μm | 낮은 UV 흡수, 용매 호환 우수 |
| 단백질 정제 | PES, PVDF | PES / PVDF | 0.2μm | 단백질 흡착 적음 |
| 유기 용매 시료 | PTFE | PTFE | 0.2 / 0.45μm | 소수성, 내화학성 우수 |
| 멸균, 세균 제거 목적 | CA, PES | CA / PES | 0.2μm | 세균 차단, 생물학 실험 적합 |
| 고점도 시료 | GD/X (Whatman) | 다양한 재질 | 0.2 / 0.45μm | 전처리 내장, 고압 대응 가능 |
시린지 필터는 실험의 정확성과 효율성을 크게 좌우하는 핵심 소모품입니다. 실험 목적에 따라 적절한 필터를 선택해야 하며, 각 실험의 요구 조건(멤브레인 재질, 공극 크기, 친수성/소수성 등)을 명확히 이해하고 적용하는 것이 중요합니다.
1) HPLC 샘플 전처리
추천 필터: RC 필터 (재생 셀룰로오스), Spartan 필터
공극 크기: 0.45μm 또는 0.2μm
특성: UV 흡수율이 낮고, 유기 용매와 수용액 모두에 안정적
고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)는 미량 성분의 분석 정확도가 매우 중요합니다.필터의 멤브레인이 시료와 반응하지 않아야 하며, 흡광도에 영향을 주지 않아야 하기 때문에, UV 투과성이 높은 RC 필터 또는 Spartan RC 필터가 적합합니다.RC 필터는 HPLC용으로 제조되며, 대부분의 유기 용매 및 수용액과 호환됩니다. 특히, Spartan 필터는 각 배치마다 HPLC 인증서(CoA) 를 제공해 분석 신뢰성을 높여줍니다.
2) 단백질 정제, 단백질 기반 분석
추천 필터: PVDF 필터, PES 필터
공극 크기: 0.2μm
특성: 단백질 결합력 낮음, 생물학적 시료에 적합
단백질은 필터에 쉽게 흡착되는 경향이 있기 때문에, 단백질 결합력이 낮은 멤브레인 필터가 필요합니다.PES(Polyethersulfone) 필터는 생물학 실험에 가장 널리 사용되며, 빠른 유속과 낮은 단백질 흡착력을 자랑합니다.PVDF(Polyvinylidene fluoride) 필터는 DNA, RNA와 같은 분자 생물학 실험에도 적합하며, 단백질 구조 손상 없이 정제 가능합니다.0.2μm 공극은 세균이나 입자 제거에 적합하여 멸균 목적도 동시에 만족시킵니다.
3) 유기 용매 기반 시료
추천 필터: PTFE 필터 (Teflon)
공극 크기: 0.2μm 또는 0.45μm
특성: 소수성, 내화학성 뛰어남, 고온·강산·강염기 환경에 적합
유기 용매는 대부분 수용성 필터와 반응할 수 있기 때문에, 소수성(Hydrophobic) 필터가 필요합니니다. PTFE 필터는 유기 용 매 및 부식성 시료에도 안정적으로 사용되며, 강한 내화확성 을 보장합니다.메탄올, 아세토니트릴, DMF, THF, 톨루엔 등 다양한 유기 용매를 사용하는 분석에서 PTFE 필터는 필수입니다. 특히, PTFE 필터는 HPLC 유기 용매 기반 샘플 전처리에 널리 사용되며, 고온 조건에서도 안정적인 성능을 유지합니다.
4) 고점도 시료, 고입자 함유 샘플
추천 필터: GD/X 필터 (Whatman), Prefilter 포함 제품
공극 크기: 0.45μm 또는 0.2μm
특성: 전처리 필터 내장, 멤브레인 보호, 막힘 방지
점도가 높거나 입자가 많은 시료(예: 혈청, 배지, 오일, 환경 샘플)는 일반 필터로 여과 시 막힘(clogging) 현상이 자주 발생합니다.
이러한 경우에는 전처리 필터(prefilter)가 내장된 제품이 필요합니다.Whatman GD/X 시린지 필터는 GF/F 또는 유리섬유 프리필터를 내장하여 고농도 샘플도 효율적으로 여과할 수 있으며, 최대 100 psi의 내압도 지원합니다.분석 샘플의 손실을 줄이고 여과 시간을 단축하는 데 매우 효과적입니다.
5) 세균 제거, 멸균 여과
추천 필터: PES 필터, CA 필터
공극 크기: 0.2μm
특성: 미생물 여과, 생물학적 시료 멸균, 빠른 유속
세균의 평균 크기는 약 0.3μm 이상이며, 0.2μm 공극의 필터는 대부분의 세균을 효과적으로 제거합니다.PES 필터는 생물학적 시료, 배양액, 항체, 효소 용액 등에 적합하며, 빠른 여과 속도와 낮은 단백질 결합력이 장점입니다.CA(Cellulose Acetate) 필터는 초저 단백질 결합력을 갖추고 있어 단백질 손실을 최소화하면서 멸균 여과가 가능합니다. 특히 바이오 의약품, 백신 개발, 조직 배양 등에서 매우 중요한 역할을 합니다.
시린지 필터 사용 팁
시린지 필터(Syringe Filter)를 올바르게 사용하는 것은 실험의 효율성과 데이터 정확도를 보장하는 중요한 절차입니다. 단순히 시료를 여과하는 것처럼 보일 수 있지만, 세부적인 사용법과 주의사항을 지키지 않으면 필터가 막히거나, 시료 손실, 여과 실패 등의 문제가 발생할 수 있습니다.
1) 시료를 주사기에 채운 후 시린지 필터를 연결합니다.
- 시작 단계: 시료를 미리 혼합하거나 균질화한 후 주사기에 천천히 채워 넣습니다.
- 필터 연결:
- 대부분의 시린지 필터는 Female Luer Lock 입구를 가지고 있어 일반 주사기와 쉽게 결합됩니다.
- 연결 시에는 시계 방향으로 돌려 단단히 고정해야 누수 없이 여과가 진행됩니다.
- 연결부가 흔들리지 않도록 주사기와 필터를 수직 상태로 정렬한 후 결합하세요.
💡 주의: 필터 연결 전에 필터 유형(공극 크기, 멤브레인, 소수성/친수성)을 시료 성질에 맞게 선택했는지 다시 확인하세요.
2) 수직 방향으로 천천히 눌러 여과를 진행합니다.
- 시린지를 손바닥으로 쥐고 엄지손가락으로 천천히 일정한 힘을 주어 여과를 시작합니다.
- 필터 내부의 멤브레인을 시료가 지나가면서 입자나 세균을 제거하게 됩니다.
- 너무 빨리 또는 세게 누를 경우:
- 필터가 손상될 수 있음
- 멤브레인이 파열되어 미세 입자가 통과할 수 있음
- 고압에 의해 시료가 튈 수 있음
🧪 팁: 고점도 시료일수록 여과 시간이 길어지므로, 전처리 필터(prefilter)가 포함된 제품 사용을 권장합니다
3) 여과 전 공기를 미리 제거하면 여과 효율이 올라갑니다.
- 공기가 필터 내부에 남아 있으면:
- 여과가 원활히 진행되지 않음
- 시료가 공기방울로 인해 튈 수 있음
- 필터의 일부분만 시료가 통과하게 되어 비효율적인 여과 발생
- 해결 방법:
- 주사기에 시료를 채운 후 필터를 연결하기 전 주사기 끝을 아래로 향하게 하여 공기를 빼냅니다.
- 또는, 필터 연결 후 수직으로 세운 상태에서 1~2방울 시료를 먼저 흘려 공기를 밀어냅니다.
💬 주의: 공기 제거는 단순한 습관처럼 보일 수 있지만, 여과 품질에 매우 중요한 과정입니다.
4) 여과 후 공기압으로 잔여 시료를 최대한 회수하세요.
- 시린지 내부의 시료가 대부분 필터를 통과했더라도, 필터 내부에 잔류하는 시료가 남아있을 수 있습니다.
- 공기를 살짝 밀어넣어 남은 시료를 모두 밀어내면 샘플 손실 최소화 가능
- 단, 너무 강한 압력으로 공기를 밀어넣으면:
- 필터가 터지거나
- 시료가 튀어 나올 수 있으니 마지막 단계에서는 부드러운 압력을 사용하세요.
✅ 팁: 잔류 시료 회수는 특히 소량 분석(HPLC, ELISA 등) 에서 매우 중요합니다. 0.5mL도 큰 오차로 이어질 수 있기 때문입니다.
5) 사용 후 필터는 반드시 폐기합니다. 재사용은 금지입니다.
- 시린지 필터는 대부분 일회용(Disposable)으로 설계되었습니다.
- 재사용 시 문제점:
- 교차 오염 (Cross-contamination)
- 멤브레인 손상 또는 막힘으로 인한 불완전한 여과
- 분석 결과의 정확성 저하
- 멤브레인이 시료와 반응했거나 단백질, 유기용매 등을 흡착했을 가능성이 있으므로 재사용은 절대 피해야 합니다.
- 사용 후에는 생물학적 폐기물로 분류하여 실험실 폐기 규정에 따라 처리해야 합니다.
실험의 기본, 정확한 필터 선택에서 시작된다
시린지 필터(Syringe Filter)는 단순한 실험 도구처럼 보이지만, 실제로는 실험의 신뢰도와 효율성에 막대한 영향을 주는 핵심 장비입니다. 공극 크기, 멤브레인 재질, 친수성 또는 소수성, 단백질 결합력, 전처리 필터 유무 등 다양한 요소를 고려해 실험 목적에 맞게 정확히 선택해야만 합니다. 특히 HPLC 분석, 단백질 정제, 유기 용매 처리, 멸균 여과 등 각각의 실험 환경에 맞춰 최적의 필터를 사용하는 것이 필수입니다. 또한, 올바른 사용법을 지키는 것도 매우 중요합니다. 공기 제거, 여과 압력 조절, 잔류 시료 회수, 1회용 사용 원칙을 철저히 지키는 것이 실험의 품질과 장비 보호에 도움이 됩니다. 오늘 정리한 내용을 토대로 자신에게 맞는 시린지 필터를 정확히 선택하고, 실험의 모든 과정에서 필터를 적극적으로 활용해 보세요. 시린지 필터 하나로 실험의 정확도는 물론, 전체 과정의 효율성까지 한 단계 끌어올릴 수 있습니다.