[에듀플러스] 고려대 황석원 교수팀, 생분해성 기반 '차세대 실' 개발

(왼쪽부터) 신정웅 박사, 김동제 학생, 장태민 학생, 한원배 박사, 황석원 교수
(왼쪽부터) 신정웅 박사, 김동제 학생, 장태민 학생, 한원배 박사, 황석원 교수

고려대 융합대학원 황석원 교수 연구팀이 생분해성 기반 유연·신축성 폴리머 PGCL(polyglycolide-co-e-caprolactone) 소재를 개발해 다양한 웨어러블, 의료용 전자소자를 구현했다.

기존에 반영구적으로 사용하는 전자소자와 다르게 '생분해성' 혹은 '시한성 전자 공학 기술 (biodegradable·transient electronics)'은 제한된 수명을 가지고 있다. 사용자가 원하는 기능을 완전하게 수행한 후 친환경적 또는 생체친화적으로 분해되는 특성을 지녀 녹색 전자 기술(green electronics)과 바이오전자소자(bioelectronics)의 비약적 발전을 이루고 있다. 그러나 아직은 낮은 유연·신축성과 조절 불가능한 분해성 등 약점으로 변형이나 운동성이 많이 요구되는 환경에서 적용에 한계가 있다.

[에듀플러스] 고려대 황석원 교수팀, 생분해성 기반 '차세대 실' 개발

연구팀은 기존 생분해성 소재의 제약을 극복할 수 있는 ~1200% 이상의 높은 인장 신축성을 가진 PGCL 엘라스토머 소재에 주목했다. 개환 중합(ring open polymerization)에서 단량체(monomer) 비율에 따른 엘라스토머 소재의 물성 특성화 연구 진행 환경에 맞게 소재를 이용할 수 있는 다변화 특성을 확보했다.

전자소자 박막 형태 보호층을 사용해 체액이나 물에 의한 생분해성 전자소자의 향상된 보호 특성을 보고했고, 나아가 전도성 물질을 엘라스토머와 혼합해 변형할 수 있다. 분해성 있는 전도성 복합소재를 이용해 센서 및 유연·신축형 연결선(interconnects) 등 응용 가능성을 입증했다.

유연·신축형 전자 봉합사 시스템 이미지.
유연·신축형 전자 봉합사 시스템 이미지.

최종적으로 복합 PGCL 소재를 이용해 △열 방출형 약물 담지층 △전도성 히터층 △생체 정보 감지층으로 구성된 유연·신축형 전자 봉합 시스템을 구현했다. 피부에 결합할 수 있는 무선 임베디드 칩을 제작해 생체 온도를 실시간으로 모니터링하며, 마이크로 히터를 이용한 열전달에 반응할 수 있는 약물 전달 시스템을 완성했다.

황석원 교수는 “고신축성과 생분해성 엘라스토머와 유연·신축형 전자소자 및 의료용 소재 개발을 통해 기존 물질의 한계를 돌파했다”며 “생분해성 엘라스토머 기반 전자소자는 웨어러블 기술, 친환경 기기, 의료용 기기 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것“이라고 말했다.

정하정 기자 nse033@etnews.com