원심분리기 (Centrifuge)
쉽게 풀면
물과 기름을 섞어 흔들어도 시간이 지나면 밀도가 낮은 기름이 위로, 물이 아래로 저절로 분리되지요. 원심분리기는 이 분리 과정을 훨씬 빠르게 만들어주는 장비입니다. 시료가 담긴 튜브를 분당 수백~수만 번 회전시키면, 중력보다 훨씬 강한 원심력이 작용해서 무거운(밀도가 높은) 성분은 바닥으로, 가벼운 성분은 위쪽으로 순식간에 나뉩니다. 회전 속도는 보통 분당 회전수(rpm)나 상대원심력(×g)으로 표시합니다.
왜 중요한가
세포, 단백질, 핵산 등 생물학적 시료는 대부분 여러 성분이 섞인 혼합물 형태로 얻어지기 때문에, 이후 분석을 하려면 원하는 성분만 깨끗하게 분리해내는 전처리 과정이 거의 항상 필요합니다.
원심분리는 이런 시료 전처리의 가장 기본적인 수단이라서, 세포생물학·분자생물학·생화학·임상검사 등 거의 모든 실험 분야의 방법(Methods) 절에서 반복적으로 등장합니다.
또한 어떤 회전 조건으로 원심분리했는지가 이후 얻어지는 결과물의 순도와 수율에 직접 영향을 주기 때문에, 실험 재현성을 평가할 때도 중요하게 다뤄지는 정보입니다.
어떤 절차인가
- 로터와 튜브 선택: 로터는 튜브를 비스듬히 고정한 고정각(fixed-angle) 로터와, 회전 중 튜브가 수평이 되는 스윙 버킷(swing-bucket) 로터가 흔합니다. 고정각에서는 침전물이 튜브 벽 쪽에 붙고, 스윙 버킷에서는 바닥에 모입니다. 튜브는 로터와 속도에 맞는 규격을 씁니다.
- 균형 맞추기: 튜브는 회전축을 기준으로 마주 보는 위치에 놓고, 질량이 같도록 맞춥니다(액체 부피만이 아니라 무게로 확인).
- 조건 설정: 속도(×g), 시간, 온도(시료의 안정성에 맞춰 냉각), 가속·감속(브레이크) 설정. 부드러운 침전물이나 밀도구배를 쓸 때는 감속을 완만하게 합니다.
- 정지 후 회수: 로터가 완전히 멈춘 뒤 열고, 침전물(pellet)이 흩어지지 않게 상층액(supernatant)을 조심스럽게 분리합니다.
언제 쓰고 무엇을 얻나
밀도·크기가 다른 성분을 원심력으로 가라앉혀 나눕니다. 혈액에서 혈장·혈청을 분리하거나 세포·세균을 모으고, 용해물에서 찌꺼기를 제거하거나 DNA·단백질을 침전시킬 때 씁니다. 속도가 매우 높은 초원심분리는 세포소기관·바이러스 분리에 쓰입니다(초원심분리).
핵심은 속도를 rpm이 아니라 상대원심력(RCF, ×g)으로 적는 것입니다. rpm은 분당 회전수일 뿐이고, 같은 rpm이라도 회전 반지름이 크면 시료가 받는 힘이 커지기 때문입니다.
RCF(×g) = 1.118 × 10−5 × r(cm) × rpm² (r은 회전축에서 튜브 속 해당 지점까지의 거리)
작은 예(가상의 로터). 13,000 rpm에서 반지름 6.5 cm이면 RCF ≈ 12281 ×g, 반지름 8.4 cm이면 ≈ 15871 ×g로, 같은 13,000 rpm이어도 약 29% 차이가 납니다. 반지름 6.5 cm 로터에서 12,000 ×g를 얻으려면 rpm = √(12,000 ÷ (1.118×10−5 × 6.5)) ≈ 12850 rpm으로 설정합니다.
논문에는 이렇게 적는다
- ×g(또는 rpm과 로터 모델/반지름), 시간, 온도를 적습니다. “13,000 rpm에서 원심분리하였다”만 쓰면 다른 장비에서 같은 조건을 재현할 수 없습니다.
- 로터 종류(고정각/스윙 버킷)와 제조사·모델, 튜브 규격, 브레이크 사용 여부를 필요에 따라 적습니다.
- 여러 단계를 거치는 분획 원심분리는 단계마다 조건을 표나 순서로 정리합니다.
보고 예. “혈액은 4 °C, 1,500 ×g에서 10분간 원심분리하여 혈장을 분리하였다.” (조건은 예시이며 실제 조건을 적습니다.)
논문에서는 이렇게 쓰입니다
실제 논문에서
국내 학술지 논문에서 이 용어가 쓰인 문장을 그대로 옮겼습니다. 제목·학술지·연도와 원문 링크를 함께 적었습니다.
“검사 당일 채취한 혈액 샘플은 현장에서 원심분리기로 처리 후, 서울의과학연구소 로 보내 ADVIA 1800 auto analyzer (Siemens)를 통해 WBC, high-sensitivity C-reactive protein (hs-CRP) 값을 산출하였다.”
신체활동 및 좌식시간 변화와 만성폐쇄성폐질환 위험의 연관성, The Korean Journal of Sports Medicine, 2026 · KoreaMed Synapse · 원문 보기 ↗
“이후 ethanol (200μl)을 추가하여 칼럼으로 옮긴 뒤 13,000 rpm에서 원심분리하였다.”
자극성타액과 비자극성 타액에 대한 구강미생물의 정량적 비교: 예비연구, Journal of Korean Academy of Oral Health, 2026 · KoreaMed Synapse · 원문 보기 ↗
예시 문장
아래는 용어의 쓰임을 보여 주려고 만든 예시로, 실제 논문에서 가져온 문장이 아닙니다.
이 문장은 혈액을 빠르게 회전시켜 무거운 혈구 성분과 가벼운 혈청 성분을 분리하고, 그중 혈청만 따로 모아 분석 전까지 얼려 보관했다는 뜻입니다.
세포를 깨뜨려 만든 용해액에는 단백질과 함께 세포막 조각, 응집물 같은 불순물이 섞여 있는데, 원심분리로 무거운 찌꺼기를 바닥에 가라앉히고 위쪽의 맑은 액체(상등액)만 따로 모아 이후 단백질 분석에 사용했다는 뜻입니다.
일반 원심분리보다 훨씬 강한 힘과 밀도가 서로 다른 용액층을 함께 이용하는 초원심분리 기법으로, 크기와 밀도가 비슷한 나노 단위 소포체를 다른 성분과 구분해 순수하게 걸러냈다는 뜻입니다.
조금 더 깊게 보면
원심분리는 목적에 따라 크게 두 방식으로 나뉩니다.
시료 성분들의 침강 속도 차이를 이용해 짧은 시간에 무거운 성분을 가라앉히는 일반적인 차등 원심분리(differential centrifugation)와, 미리 밀도가 단계적으로 다른 용액(예: 수크로스나 CsCl 구배)을 채운 뒤 그 안에서 시료가 자기 밀도와 같은 층에 자리 잡게 하는 밀도구배 원심분리(density-gradient centrifugation)입니다.
후자는 세포소기관이나 바이러스, 세포외소포처럼 크기는 비슷해도 밀도가 다른 성분들을 더 정밀하게 분리할 때 쓰입니다.
또한 상대원심력(×g)은 회전 로터의 반지름과 회전 속도(rpm)로부터 계산되므로, 서로 다른 원심분리기 간에 조건을 비교하거나 재현하려면 rpm만이 아니라 로터 종류와 반지름까지 함께 확인하는 것이 일반적으로 권장됩니다.
주의할 점
회전 속도를 나타낼 때 rpm(분당 회전수)과 ×g(상대원심력)을 혼용하기 쉬운데, 같은 rpm이라도 원심분리기 로터의 반지름에 따라 실제로 시료에 가해지는 힘(×g)은 달라집니다. 따라서 논문의 실험을 그대로 재현하려면 rpm보다 ×g 값을 함께 확인하는 것이 정확하며, 이는 뒤이은 웨스턴 블롯 같은 후속 분석의 재현성에도 영향을 줍니다.
참고 문헌
- Rickwood, D. (Ed.). (1992). Preparative Centrifugation: A Practical Approach. IRL Press.
- Graham, J. M., & Rickwood, D. (Eds.). (1997). Subcellular Fractionation: A Practical Approach. IRL Press.
- Svedberg, T., & Pedersen, K. O. (1940). The Ultracentrifuge. Oxford University Press.
표의 기준값은 위 문헌에 근거한 관례이며, 분야·학술지마다 다른 기준을 쓸 수 있습니다.