주삿바늘 재사용 원천차단···한국형 뉴럴링크 칩 개발도 도전 [이달의 과학기술인상]

작성일 09-03

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">■정재웅 KAIST 교수<br>29.8도서 녹는 갈륨 소재 사용<br>'가변강성 정맥 주삿바늘' 제작<br>체내 삽입형 의료기기 응용 가능<br>무선 충전식 뇌 이식장치 개발<br>액체금속 전자잉크 기술도 공개</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
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          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="b8598c96ce66552c25defc4facfd377ffbc1eb6d2c678d8ad5ea9167e2e5329f" dmcf-pid="zHi1kmqylT" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="정재웅 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 교수와 연구진이 3일 대전 유성구 본교 연구실에서 몸속에서 부드러워지는 가변강성 주삿바늘을 살펴보며 연구하고 있다. 사진 제공=과학기술정보통신부" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/03/seouleconomy/20250903175926800kcta.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="U0hd0zA8CY" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/03/seouleconomy/20250903175926800kcta.jpg" width="658"></p>
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            정재웅 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 교수와 연구진이 3일 대전 유성구 본교 연구실에서 몸속에서 부드러워지는 가변강성 주삿바늘을 살펴보며 연구하고 있다. 사진 제공=과학기술정보통신부
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          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="76b9d231d770e810ebb7e6b1ce0c2bb7939d3b18b950e2338d0867f8c0e33a58" dmcf-pid="qXntEsBWSv" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="정재웅 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 교수 연구팀이 개발한 몸속에서 부드러워지는 가변강성 주삿바늘. 사진 제공=과학기술정보통신부" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/03/seouleconomy/20250903175928066nrxn.png" data-org-width="640" dmcf-mid="ujvx1pg2hW" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/03/seouleconomy/20250903175928066nrxn.png" width="658"></p>
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            정재웅 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 교수 연구팀이 개발한 몸속에서 부드러워지는 가변강성 주삿바늘. 사진 제공=과학기술정보통신부
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          <div contents-hash="1e9443192f8dfc1b25c54ca70536b96596b9a3f3e0d664cc43fe8c5d731742b9" dmcf-pid="BNUkVPhLWS" dmcf-ptype="general">
            [서울경제] 
           <p>“주삿바늘을 부드럽게 만들어 의료사고와 감염을 줄일 수 있습니다. 앞으로는 단지 주삿바늘을 넘어 뇌 이식 장치처럼 몸속에 안전하게 삽입할 수 있는 다양한 바이오 전자기기를 만드는 데 신기술을 응용해볼 생각입니다.”</p>
          </div>
          <p contents-hash="277f8fac0cc8ce1ffba7c81407b55176d436f3c6e5366c820055fa94269c99ec" dmcf-pid="bjuEfQlovl" dmcf-ptype="general">과학기술정보통신부가 주최하고 한국연구재단과 서울경제신문이 공동 주관하는 ‘이달의 과학기술인상’ 9월 수상자로 선정된 정재웅 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 교수는 3일 ‘가변강성 주삿바늘’ 개발의 의미를 강조하며 이를 바탕으로 향후 다양한 바이오일렉트로닉스(바이오 특화 전자공학) 연구에도 도전하겠다는 포부를 밝혔다. 바이오일렉트로닉스는 바이오와 전자공학을 결합한 기술로 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)의 ‘뉴럴링크’처럼 인체 친화적인 의료기기나 칩을 만드는 데 필요하다.</p>
          <p contents-hash="956daae28e2a1adfb3d5b0edfa559e760f4b5fd1d193dfaa853124ad7b47e343" dmcf-pid="KA7D4xSghh" dmcf-ptype="general">정 교수 연구팀은 몸속에 삽입되면 생체 조직처럼 부드러워지는 가변강성 정맥 주삿바늘을 개발해 지난해 8월 국제 학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’에 표지 논문으로 발표했다. 다른 금속과 달리 체온과 비슷한 29.8도에서부터 녹기 시작하는 ‘액체금속’ 갈륨을 소재로 사용해 주삿바늘이 몸속에 들어가면 금세 흐물흐물해지게 하는 원리다. 정 교수는 “한국과 미국에서 기술 특허를 출원한 데 이어 대량생산 공정 개발과 갈륨 주삿바늘의 인체 안전성 입증 등 상용화를 위한 후속 연구를 진행 중”이라고 했다. 그는 “임상 연구, 사용성 평가, 디자인 최적화를 통해 의료 현장에 적용될 수 있는 가능성을 높여나갈 계획”이라고 전했다.</p>
          <p contents-hash="a8a6138e3c64eb4ee9dbf06693d1ee3b5ad90ffd9dc9103ad28ae39e2a910a55" dmcf-pid="9czw8MvaSC" dmcf-ptype="general">가변강성은 강성, 즉 딱딱한 정도가 쉽게 변하는 성질이다. 이를 응용한 가변강성 주삿바늘은 일반 주삿바늘과 달리 몸속으로 들어가 온도가 조금만 높아져도 강성이 떨어져 부드럽고 유연해진다. 이를 통해 기존 정맥주사가 가진 부작용이나 의료 사고 위험을 막을 수 있다. 정맥주사는 약물을 혈관에 직접 주입하는 치료법으로 널리 쓰이고 있지만 딱딱한 금속이나 플라스틱으로 만들어져 잘못 삽입될 경우 혈관 벽이 손상되고 정맥염 같은 합병증을 일으킬 수 있다. 처리 과정에서 의료 종사자가 바늘에 찔리고 심하면 질병에 감염될 우려도 있다.</p>
          <p contents-hash="ae2df4ae61ba48b8a7bbd2b4fad5c49e147c28e0fb40eb74cfb4881681383bb2" dmcf-pid="2kqr6RTNyI" dmcf-ptype="general">가변강성 주삿바늘은 재사용이 원천적으로 불가능하다는 장점도 있다. 한 번 사용된 가변강성 주삿바늘은 몸 밖으로 빠져나와 온도가 다시 원래대로 되돌아간다고 해도 강성은 복원되지 않는 ‘비가역적 유연화’를 거친다. 이 때문에 한 번 유연해진 상태가 영구적으로 유지되고 주삿바늘로서의 기능도 잃는다는 것이다. 정 교수는 “주삿바늘 재사용은 B형·C형 간염은 물론 인간면역결핍바이러스(HIV) 같은 심각한 감염을 초래할 수 있어 특히 의료 인프라가 취약한 지역에서 문제시되고 있다”며 “세계보건기구(WHO)가 나서서 재사용이 불가능한 주사기 개발과 사용을 권장하는 가운데 신기술이 효과적 대안이 될 수 있다”고 설명했다.</p>
          <p contents-hash="35b27d991a9ed54191fb92abe85a8f587b2fa76b1f1c6bca4739490d21d5285b" dmcf-pid="VEBmPeyjhO" dmcf-ptype="general">가변강성 주삿바늘에는 또 다른 기술이 숨어 있다. 의료진이 주삿바늘을 혈관이 아닌 주변 생체 조직에 찔러 약물이 잘못 전달될 경우 이를 감지할 수 있는 ‘스마트 주삿바늘’이기도 하다. 약물이 혈관이 아닌 엉뚱한 곳으로 흘러 들어가면 조직 손상 같은 부작용이 생길 수 있다. 연구팀은 주삿바늘 끝부분에 주변 온도를 감지할 수 있는 나노 박막 온도 센서를 장착해 이 문제를 해결했다. 약물이 잘못 유출되면 혈관 주변 생체 조직의 온도가 낮아지고 온도 센서가 이를 실시간으로 잡아내는 원리다. 정 교수는 “생체 모사 조직을 활용한 실험을 통해 감지 성능을 검증했다”고 했다.</p>
          <p contents-hash="55b3182c579e2cc30ba032d248ae6994e92e9533f39a7bd9d1dc55b852ce3d6f" dmcf-pid="fDbsQdWAhs" dmcf-ptype="general">정 교수의 중장기 목표는 웨어러블(착용형)이나 임플랜터블(삽입형) 전자소자 같은 바이오일렉트로닉스 기술을 개발하는 것이다. 생체 신호를 모니터링하고 전기나 빛 자극으로 치료까지 할 수 있는 디지털 바이오 기술이 주목받고 있지만 인체 친화적인 기기나 센서 개발에는 여전히 어려움이 따르는 실정이다. 기존 딱딱한 무기물인 실리콘 반도체로 만든 기기나 센서는 몸속에서 불편이나 통증은 물론 염증까지 유발할 수 있어서다.</p>
          <div contents-hash="f653ba9d94f65aea2f4d01272ea42ded8e986d42dd97b11415e5e7e5d33ff843" dmcf-pid="4wKOxJYcCm" dmcf-ptype="general">
           <p>정 교수가 특히 집중하는 도전 분야는 뇌 이식 장치다. 뉴럴링크처럼 뇌 신호를 읽고 제어하며 파킨슨병 같은 뇌 질환 치료까지 가능한 ‘뇌·컴퓨터 인터페이스(BCI)’ 기술이 각광받지만 이 역시 머릿속에 안전하게 심을 수 있는 칩 개발이 상용화의 관건이다. 정 교수는 배터리 교체 없이 뇌 신경세포를 빛으로 제어할 수 있는 무선 충전식 이식 장치를 개발해 2021년 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 발표한 바 있다. 올해 6월에는 갈륨으로 다양한 인체용 칩을 만들 수 있는 ‘액체금속 전자잉크’ 기술도 공개했다. 그는 “전자장치와 생체 시스템의 결합으로 기존 의료의 한계를 넘어설 수 있다는 가능성에 주목하고 있다”며 “안전한 의료 서비스 제공에 기여하겠다”고 덧붙였다.</p> 김윤수 기자 sookim@sedaily.com
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