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  • 지속 가능한 친환경 그린 수소생산 촉매 전극 소재기술 개발 화학공학/고분자공학부
    김정규 교수

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    지속 가능한 친환경 그린 수소생산 촉매 전극 소재기술 개발
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    극미량 금속이온과 촉매 구조 간 상호작용 규명을 통한 고활성 수전해 촉매기술 개발 화학공학/고분자공학부
    유필진 교수

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    극미량 금속이온과 촉매 구조 간 상호작용 규명을 통한 고활성 수전해 촉매기술 개발

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  • 방창현·손동희 교수 연구팀
    방창현·손동희 교수 연구팀, 개구리 발바닥 모사한 생체삽입형 전자패치 개발

    개구리의 발바닥을 모사한 하이브리드 미세구조를 기반으로 점·탈착 시 화학적 잔류물이 없는 청정한 생체 삽입형 전자 패치를 개발했다.

    2022-01-26

  • 성균관대학교
    신소재공학과 김상우 교수 연구팀, 초음파 자극 체내 생분해성 마찰전기 발전기 세계 최초 개발

    신소재공학과 김상우 교수 연구팀, 초음파 자극 체내 생분해성 마찰전기 발전기 세계 최초 개발 - 병증 치료 후 체내 삽입된 의료기기의 제거 시술이 필요없는 체내 완전 생분해 가능한 의료기기 구현 기대 [사진] 좌측부터 김상우 교수,이동민 연구원, Najaf Rubab 연구원 성균관대학교(총장 신동렬) 신소재공학부 김상우 교수 연구팀이 초음파 세기를 조절함으로써 진단/치료 등 의료목적을 위해 체내 삽입된 전자약 등의 의료기기를 충전한 이후 원하는 시점에 추가적인 제거 시술없이 단시간동안 소자를 체내에서 완전 생분해시켜 제거 가능한 초음파 자극 체내 생분해성 마찰전기 발전기를 세계 최초 개발했다. 인체 삽입된 전자약 등의 의료기기를 이용하여 신경을 자극하여 통증, 우울증 등의 병증을 단기간에 치료할 수 있음에도 불구하고 치료 후에 전자약 제거를 위한 시술이 다시 필요했다. 이에 재시술이 필요없이 치료 후 체내에서 완전 생분해시켜 제거하는 삽입용 전자약 기술개발이 전 세계적으로 활발히 이루어지고 있으나 체내에서 짧은 시간 내에 완전 생분해 가능한 전자약 구현이 현실적으로 어려운 상황이었다. 기존 시한성소재 기술은 소재의 두께와 물성에 의존하는 수동적 제어 기술로 의료목적에 따라 원하는 시점에 분해가 어려웠으며 체내에서 분해되는데 수 주에서 수 개월이 소요되어 소자 잔여물이 독성을 일으킬 수 있는 문제점이 있었다. [연구그림1] 초음파 자극 체내 생분해성 마찰전기 발전기의 모식도 이번 연구에서는 체내에 초음파를 인가함으로써 소자의 생분해를 촉진하여 제거하는 기술로 소자 잔여물 또한 수십 분 안에 생분해시켜 체내에서 발현될 수 있는 잠재적인 독성요인을 최소화한 것이다. [연구그림2] 시한성 마찰전기 발전기의 초음파 자극 체내 생분해 매커니즘 본 연구에서는 낮은 초음파 세기에서는 마찰전기 발전기를 통해 안정적인 에너지 발전특성을 보이고 원하는 시점에 인체에 무해한 수준의 높은 초음파 세기를 인가하면 짧은 시간 안에 마찰전기 발전기가 체내에서 완전 생분해됨을 입증하였다. [연구그림3] 마찰전기 발전기의 생체환경에서의 초음파 자극 체내 생분해성 확인 연구팀은 사람과 해부학적 구조가 가장 유사하다고 알려진 돼지 조직에 시한성 마찰전기 발전기를 삽입하고 외부에서 초음파를 인가하여 조직 내에서 수십 분 내에 생분해 시킬 수 있음을 입증하였다. [연구그림4] 초음파 자극 체내 생분해성 마찰전기 발전기의 에너지 발전특성 평가 연구팀은 돼지 표피로부터 0.5 cm 깊이에 삽입된 시한성 마찰전기 발전기에 낮은 세기의 초음파를 인가하면 안정적인 발전특성(0.34 V의 전압, 3.20 μA의 전류)을 확보할 수 있고 높은 세기의 초음파를 인가하면 40분 만에 소자를 생분해시켜 소자의 기능성을 상실시킬 수 있음을 보인 것이다. 김상우 교수는 “외부에서 인가하는 초음파의 세기를 조절하는 것만으로 추가적인 제거 시술없이 체내에서 단기간 내 완전 생분해 가능한 시한성 마찰전기 발전기를 세계 최초로 개발한 것”이라며, “전자약 등 차세대 의료기기 산업에 새로운 이정표를 제시할 것으로 기대된다”고 의의를 밝혔다. 과학기술정보통신부 나노미래소재원천기술개발사업, 중견연구자지원사업 지원으로 수행된 본 연구의 성과는 미국과학진흥협회(AAAS)가 발행하는 국제학술지인‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 1월 7일 자에 게재되었으며, 관련 국내외 특허가 국내 기업에 기술이전 되었다.

    2022-01-24

  • 성균관대학교
    글로벌바이오메디컬공학과 신미경 교수, 전자전기공학부 손동희 교수 공동 연구팀, 신축성 사람-로봇 인터페이스 구현을 위한 수분 및 열 저항성을 갖는 친환경 접착제 개발

    글로벌바이오메디컬공학과 신미경 교수, 전자전기공학부 손동희 교수 공동 연구팀, 신축성 사람-로봇 인터페이스 구현을 위한 수분 및 열 저항성을 갖는 친환경 접착제 개발 - ACS 나노 1.10 (월) 논문 게재 - 사람-로봇 인터페이스에 사용 가능하고 수분 저항성을 갖춘 친환경 접착제 개발 [사진] 손동희 교수, 신미경 교수, 강규민 연구원, 최연선 연구원(왼쪽부터) 기존의 상업용 접착제(예: 시아노아크릴레이트, 에폭시 접착제)는 높은 접착력으로 인해 산업 및 건축 등 많은 분야에서 사용되어 왔지만, 수분이 있는 환경에서 접착력이 약하고 한번 떨어지면 접착력을 잃는 부분이 도전과제로 남아있다. 또한 생태계와 인체에 유해한 휘발성 유기화합물과 같은 부산물의 독성이 문제가 되었다. 최근 해양생물에서 영감을 받아 카테콜․갈롤 결합 중합체를 이용한 하이드로젤 기반 접착제가 개발되었지만, 여전히 변형에 대한 기계적 강도 및 습기와 열 같은 외부 영향에 저항하는 접착강도에 대한 개선이 필요하다. 이에 성균관대학교(총장 신동렬) 글로벌바이오메디컬공학과 신미경 교수, 전자전기공학부 손동희 교수 공동 연구팀(제1저자 최연선, 강규민)은 녹차 추출물의 올리고머를 활용해 고밀도 재료의 응집력과 접착력을 동시에 높여 안정적으로 사람-로봇 인터페이스를 연결시킬 수 있는 친환경 고분자 접착제(Instantaneous polymeric adhesive with high strain tolerance)를 개발했다. 본 접착제는 사람의 움직임을 수중에서도 안정적으로 감지하고, 인체와 생태계에 유해한 휘발성 유기화합물을 전혀 발생시키지 않는다. [연구그림 1] 수중환경에서의 접착제 역할 연구팀이 개발한 친환경 접착제는 녹차 추출물인 에피갈로카테킨갈레이트(EGCG)의 올리고머와 생체적합성을 갖는 고분자인 폴리에틸렌글라이콜로 구성되어 있다. 두 가지 구성 성분이 수소결합을 통해 물이 상층액으로 빠져나오면서 고밀도로 응집력과 접착력을 동시에 보유한 접착제가 형성되고, 수중 환경에서도 안정적이고 가역적으로 접착력을 유지해 사람-로봇 인터페이스로써 정확한 신호 전달이 가능하다. [연구그림 2] 유무기 표면에서의 접착력 연구팀은 폴리페놀을 선형구조를 가지는 올리고머로 접착제를 제조했을 때, 기존에 가장 많이 사용해왔던 가지형 폴리페놀 탄닌산과 단분자 형태의 EGCG와 카테킨으로 만든 접착제와 비교하여 10배 이상의 높은 접착력을 보유하는 접착제를 만들 수 있음을 확인했다. 또한 다양한 유기, 무기 표면에서도 높은 접착력을 확보했다. [연구그림 3] 올리고머 접착제 본 연구에서 개발한 강력한 수분 접착성을 보유한 접착제는 건조환경과 수중환경 모두에서 딱딱한 센서와 유연한 장갑의 기계적 물성을 연결해줄 수 있는 계면소재로, 사람의 움직임에 의한 기계적 변형을 센서가 안정적으로 감지할 수 있게 하였다. 반면 기존의 3M 테이프는 건조환경과 수중환경 모두에서, 탄닌산 기반 접착제는 수중환경에서 센서와 장갑의 분리되어 센서가 변형을 정확히 감지할 수 없었다. 이를 통해 본 연구의 녹차 추출물 기반 접착제가 다양한 환경에서 사람-로봇 인터페이스를 안정적으로 연결할 수 있음을 확인했다. 본 연구는 기초과학연구원(IBS-R015-D1), 과학기술정보통신부-한국연구재단기초연구사업 (신진연구 No. 2020R1C1C1003903, No. 2020R1C1C1005567), 범부처전주기의료기기연구개발사업(202012D28) 과제 및 4단계 두뇌한국(BK)21사업의 지원을 받아 수행되었으며, 연구결과는 국제 학술지인 ACS 나노(ACS Nano, IF:15.881)에 1.10(월) 게재되었다. ※ 논문명 :Molecular Rationale for the Design of Instantaneous, Strain-Tolerant Polymeric Adhesive in a Stretchable Underwater Human–Machine Interface

    2022-01-14