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NEW 기계 한승용 교수팀, 유연 생체이식형 센서의 신뢰성 높일 新구조 개발
- 2022-04-27
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우리 학교 기계공학과 한승용 교수 연구팀이 유연 생체이식형 센서의 신뢰성 높이고 수명을 예측할 수 있는 새로운 구조를 개발하는 데 성공했다.
27일 한승용 교수(기계공학과·대학원 융합의과학과, 사진 제일 왼쪽)는 성균관대학교 연구팀과 함께 생체에의 유체 침투를 위해 사용되는 새로운 기능성 봉지화 구조를 개발했다고 밝혔다.
관련 연구는 ‘유체 침투를 무선으로 즉시 감지할 수 있는 기능성 봉지화 구조 개발(Functional Encapsulation Structure for Wireless and Immediate Monitoring of the Fluid Penetration)’ 이라는 제목의 논문으로 재료공학분야 국제 학술지 <어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈 저널(Advanced Functional Materials Journal, IF=18.808, JCR 상위 4.341 %)> 4월23일자에 게재되었다. 이번 연구에는 우리 학교 대학원 기계공학과 석사과정의 임다슬 학생(사진 가운데)과 박사과정의 홍인식 학생(사진 제일 오른쪽)이 제1저자로 참여했고, 성균관대학교 전자전기공학부의 원상민 교수팀도 연구에 함께 했다.
생체이식형 유연 장치의 신뢰성을 높이고 장기간 사용하기 위해서는 뛰어난 성능을 가진 봉지 층이 필수적이다. 생체이식형 유연 장치에서 봉지 층은 체액을 차단시켜주는 중요한 역할을 한다. 봉지 층의 결함으로 전자 장치 내로 체액이 침투하게 되면, 체내 누전에 의한 감전 사고가 발생하거나 측정 데이터의 신뢰도가 떨어지는 문제를 일으킬 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 아주대-성균관대 공동 연구팀은 장치 내로 침투하는 체액을 실시간 모니터링할 수 있는 봉지 층을 연구했다. 마그네슘 박막이 체액과 반응하여 녹을 때 높은 전기적 저항 변화가 발생할 수 있도록, 두께가 감소함에 따라 물질의 비저항이 증가하는 표면 산란 효과를 이용한 것. 연구팀은 수십 나노미터의 마그네슘 박막을 고분자 층에 삽입하여 기능성 봉지 층을 제작하였으며, 침투하는 체액의 양을 정량적으로 측정함으로써 소자의 작동 수명 예측과 봉지 층 내부의 핀홀(pin-hole)을 감지하는 기능을 선보였다.
연구팀은 이번 성과를 바탕으로 기능성 봉지화 층을 통해 ▲신경 인터페이스 ▲심장 박동기를 비롯한 임상 연구 등 다양한 생체 이식형 장치 응용분야에 적용하여, 장치의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다.
연구에 참여한 임다슬 학생은 "학부 3학년부터 기계공학을 복수전공 하였고, 더 깊이 있는 공부를 위해 대학원에 진학하게 되었다"며 "전공에 대한 두터운 지식이 필요해 연구를 진행하는데 어려움도 있었지만, 교수님들과 동료 학생들이 많이 도와준 덕분에 좋은 성과를 얻을 수 있었다"고 전했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 환경부가 추진하는 우수신진연구, 환경보건 디지털 조사 기반 구축 기술개발사업의 지원으로 수행되었다.
생체이식형 센서의 수명 예측 봉지화 구조(왼쪽), 봉지화 구조의 생적합성 실험(오른쪽)