학부연구생으로 시작한 연구가 SCIE 학술지에 게재

작성일 2025-03-13

신소재공학과 박윤석 교수 연구팀이 자기장을 활용해 혈류를 정밀히 제어하는 생체 모방 자기 판막 시스템을 개발했다.

신소재공학과 박윤석 교수 연구팀, 생체 모방 자기 판막 시스템 개발
학부연구생 과정 통해 연구에 흥미를 느끼고 대학원 진학 결정

신소재공학과 박윤석 교수 연구팀이 자기장을 활용해 혈류를 정밀히 제어하는 생체 모방 자기 판막 시스템을 개발했다. 연구 결과는 ‘Bio-inspired, miniaturized magnetic heart valve system for superior performance cardiovascular simulator’라는 제목으로 세계적인 학술지 〈Advanced Materials〉(IF:27.4)에 게재됐다. 이번 연구는 제1저자인 유정민 학생(신소재공학과 19학번)이 학부연구생 시절부터 2년간 진행한 결과라 더 큰 가치가 있다. 유정민 학생은 학부연구생의 경험을 바탕으로 대학원 진학을 결정했다.

기존 시뮬레이터 대비 무게와 가격 모두 절감
생체 모방 자기 판막 시스템은 인간의 생체 구조에서 영감을 받아 설계했다. 대동맥 판막의 삼첨(flaps) 구조를 모사해 탄성 실리콘 복합체에 네오디뮴 마이크로 자성입자를 포함하는 자성 판막을 제작했다. 판막은 외부 자기장 변화에 민감하게 반응해 개폐를 자유롭게 제어할 수 있다. 또한 전자석의 자기장 방향과 세기를 프로그래밍 방식으로 조절해, 다양한 혈압 변화를 재현했다.

기계식 유압 장치와 컨트롤러가 부착돼 무겁고 비싼 기존 심혈관 시뮬레이터와는 달리 연구팀이 개발한 시스템은 소형화된 설계를 통해 크기를 1/10로 획기적으로 절감했다. 작고 가벼운 심혈관 시뮬레이터는 앞으로 의공학 및 바이오 전자소자의 임상시험에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

유정민 학생은 대학원에 진학해 후속 연구를 이어갈 계획이다. 구체적으로 자성 입자를 포함한 전자 소자를 제작해 신체 내부에서 움직임을 구현하기 위한 마이크로 3D 전자 소자를 연구한다. 그는 “시뮬레이터를 통해 혈압 측정 전자소자를 인체 실험 대신 간편하게 평가할 수 있어 바이오 전자소자 연구에 큰 도움이 될 것”이라며 “향후 휴머노이드 로봇 내부에 심혈관 시뮬레이터를 탑재해 인간과 유사한 생리학적 특성 구현이 목표다”라고 말했다.

연구를 즐기며 소통해 독립적인 연구자로 성장
박윤석 교수는 “연구의 시작 단계에서는 세계적인 학술지에 논문이 실릴 것이라 예상하지 못했다”면서 “유정민 학생이 연구를 진심으로 즐기며 꾸준히 소통하려고 노력했기 때문에 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 독립적인 연구자로 성장한 유정민 학생과 함께 앞으로도 더 의미 있는 연구 성과를 내도록 최선을 다하겠다”고 말했다.

2022년 겨울방학 당시 생명공학에 대한 관심으로 유정민 학생은 학부연구생으로 연구를 시작했다. 학업과 학부연구생을 병행하며 어려움도 많았다. 그는 “독립심화학습 과목을 수강하며 학부 과정임에도 연구를 깊이 고민할 기회를 가질 수 있었다. 연구 주제를 더욱 깊이 탐구하며 어떻게 발전시킬지 끊임없이 고민했다”고 말했다.

어려움에도 좋은 결과를 얻고 싶다는 목표가 원동력이 됐다고 설명한 유정민 학생은 “발전 가능성을 믿어주신 지도 교수님과 언제나 연구를 도와준 연구실 동료분께 감사드린다”며 후배들에게 “재료 분야가 폭넓게 활용되는 만큼 열린 시각을 가지고 탐구해 나가길 바란다”고 조언했다.