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

(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.

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.

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