한국교통대학교 미래혁신소재 글로벌선도연구센터 연구진이 상처 치료와 인체 움직임 감지, 무선 로봇 제어 기능을 하나로 구현한 다기능 전자피부를 개발했다. 이번 연구는 삼차원 출력이 가능하고 생분해되는 전도성 하이드로겔을 기반으로 한 기술로, 차세대 의료기기와 착용형 건강관리 기술 분야에서 활용 가능성을 높였다는 평가를 받고 있다.
생분해성과 전도성을 갖춘 새로운 전자피부 개발
한국교통대학교 미래혁신소재 글로벌선도연구센터는 안정만 박사와 화공생물공학과 이용규 교수가 참여한 공동 연구팀이 다기능 하이드로겔 기반 전자피부를 개발했다고 밝혔다.
이번 연구에서 안정만 박사는 공동 제1저자로, 이용규 교수는 공동 교신저자로 참여했다. 연구 성과는 재료과학 분야의 국제 학술지에 발표됐다.
연구진은 젤라틴 메타크릴레이트와 알지네이트로 이루어진 이중 구조에 템포 산화 셀룰로오스 나노결정과 전도성을 지닌 이차원 나노소재를 결합해 새로운 하이드로겔을 개발했다.
외부 전원 없이 인체 움직임 감지
새롭게 개발된 하이드로겔은 외부에서 압력이나 움직임이 가해질 경우 내부 이온의 이동과 전하 재배열을 통해 스스로 전기 신호를 생성한다. 별도의 전원 공급 없이도 사람의 움직임을 감지할 수 있는 것이 특징이다.
손가락부터 무릎까지 실시간으로 움직임 인식
연구진은 손가락, 손목, 무릎, 팔꿈치 등의 움직임을 실시간으로 감지하는 데 성공했다.
또한 감지된 신호를 무선 통신 기술과 연동해 사람의 손가락 움직임만으로 로봇 손을 실시간 제어하는 데도 성공했다.
이번 기술은 앞으로 지능형 의수, 유연한 로봇, 착용형 건강관리 기기, 의료용 사람과 기계 상호작용 기술 등 다양한 분야에서 활용될 가능성을 보여준다.
상처 치료 기능을 갖춘 스마트 드레싱
새롭게 개발된 하이드로겔은 움직임 감지 기능뿐 아니라 스마트 상처 드레싱 역할도 수행한다.
하이드로겔에 포함된 강황 유래 성분은 상처 부위의 산성 환경에서 방출되며, 전도성 나노소재와 함께 작용해 병원성 세균을 95% 이상 감소시키는 뛰어난 항균 효과를 나타냈다.
동물실험에서 우수한 치료 효과 확인
동물실험 결과 하이드로겔을 적용한 그룹은 치료 후 14일째 상처 회복률이 약 88.67%를 기록했다.
이는 대조군과 일반 하이드로겔을 적용한 그룹보다 높은 수치였다. 조직 분석에서도 피부 재생과 콜라겐 생성이 촉진됐으며, 흉터 형성과 관련된 유전자 발현은 감소한 것으로 확인됐다.
복잡한 구조도 정밀하게 제작 가능
연구진은 개발한 하이드로겔이 출력 과정에서는 부드럽게 흐르면서도 제작 후에는 형태를 안정적으로 유지하는 특성을 확인했다.
이를 통해 벌집 모양과 나선형 등 복잡한 구조도 정밀하게 제작할 수 있었으며, 건조한 표면과 젖은 피부 등 다양한 환경에서도 안정적으로 부착되는 성능을 보였다.
다양한 의료 분야로 활용 기대
이용규 교수는 이번 연구가 삼차원 출력 기술과 자체 전기 신호 생성, 인체 움직임 감지, 무선 로봇 제어, 항균 및 상처 치유 기능을 하나의 생분해성 하이드로겔에 통합했다는 점에서 의미가 크다고 설명했다.
이어 앞으로 스마트 상처 드레싱, 착용형 생체 감지 장치, 전자피부, 의료용 사람과 기계 상호작용 기술 등 다양한 분야로 활용 범위가 확대될 것으로 기대한다고 밝혔다.
이번 연구는 생체 친화성과 다양한 기능을 동시에 갖춘 전자피부 기술의 새로운 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 있다. 연구진은 앞으로 실제 의료 현장과 차세대 착용형 의료기기에 적용하기 위한 후속 연구를 이어갈 계획이다.
Joon-seo Han은 Wpick.kr에서 뉴스, 정치, 경제, 기술, 스포츠, 엔터테인먼트 및 라이프스타일 전반을 다루는 기자입니다. 독자에게 신뢰할 수 있고 이해하기 쉬운 정보를 전달하는 것을 목표로 하며, 복잡한 이슈를 명확하게 정리해 제공합니다. 시사성과 실용성을 균형 있게 고려하여 최신 이슈와 일상에 도움이 되는 이야기를 중심으로 보도합니다. 항상 사실 기반의 보도와 독자 중심의 시각을 바탕으로 다양한 사회적 흐름을 전달합니다. 빠르고 정확한 보도를 통해 독자들이 중요한 정보를 놓치지 않도록 돕습니다.
