- 하이드로젤로 줄기세포를 감싸 보호하고, 원하는 대로 분화시키는 기술 개발 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 생체재료연구단 송수창 박사 연구팀은 하이드로젤*로 줄기세포를 잘 감싸서 보호하고, 또, 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 줄기세포 주사 기술을 개발했다고 밝혔다. *하이드로젤(Hydrogel) : 용매가 물이거나 물이 기본 성분으로 들어 있는 젤리 모양의 물질 줄기세포는 세포분열을 통한 증식 및 분화과정을 거쳐 자기 자신을 복제하거나 다른 종류의 세포를 생산할 수 있는 특이한 능력을 갖추고 있다. 이러한 능력 덕분에 줄기세포는 세포치료제의 원료로써 난치성, 퇴행성 질환이나 장기재생 등과 관련이 깊은 재생의학 분야에서 많은 주목을 받고 있으며, 미래 의학을 이끌어 나갈 글로벌 차세대 성장 동력으로 부상되고 있다. 기존에 세포치료제로서 개발된 줄기세포는 정맥주사, 복강주사, 치료 부위 직접 주입 등으로 인체 내에 투여되기도 하는데, 이렇게 주입된 치료용 줄기세포들은 그대로 전신에 퍼져 원하는 질환 및 부위에 대한 치료의 효율성이 떨어지는 한계점이 있었다. 또한, 줄기세포들이 체내에 들어오게 되면 험난한 체내 환경과 맞서야 해서 생존율 역시 떨어질 수밖에 없었다. 게다가, 줄기세포를 치료제로 쓰려면 줄기세포를 원하는 대로 분화시켜야 하는데, 줄기세포와 같이 도입된 생체소재에 생리활성기능이 없거나 줄기세포에 단순히 분화 인자를 혼합하는 방법들을 사용할 경우에는 줄기세포를 이용한 조직 맞춤형 치료가 어려웠다. KIST 연구진은 이러한 한계점을 극복하고자 상온에서는 액상 형태였다가 체온에서 빠르게 딱딱한 젤 형태로 변하는 특성을 갖는 하이드로젤로 줄기세포를 감싼 후 주사제재로 사용하였다. 이렇게 개발한 주사의 하이드로젤에는 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 생리활성물질들을 자유롭게 도입할 수 있었다. 마치 레고를 조립하는 듯한 방법을 사용하여 생리활성물질들은 하이드로젤에 도입하였는데, 하이드로젤과 다양한 레고 조각(생리활성물질)들의 양과 비율을 손쉽게 조절할 수 있었다. 이에 따라 줄기세포의 생존 및 원하는 분화에 이로운 최적화된 생체 내 환경을 조성하여 조직재생의 효과를 극대화 시켰다. 이를 통하여 체내에서 하이드로젤에 함유된 레고 조각의 조립(생리활성물질의 미세한 조절)에 따라 중간엽 줄기세포의 골, 연골, 지방조직의 재생을 원하는 대로 이루어 냈다. KIST 송수창 박사는 “질환의 종류 혹은 크기에 따라 생리활성물질 종류와 투여량의 변화를 줌으로써 환자 맞춤형 조직재생기술뿐만 아니라 향후 연구를 통하여 면역치료, 항암치료 등으로 적용 범위가 확장될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 주요사업으로 수행되었으며, ‘줄기세포 분화조절 기술’과 ‘줄기세포 연골조직 재생환경 최적화’의 연구 결과가 국제학술지인 ‘Biomaterials’(IF : 10.27, JCR 분야 상위 0.96%) 및 ‘Advanced Science’(IF : 15.80, JCR 분야 상위 4.61%) 최신호에 각각 2건이 게재되었다. * (논문명) 3D hydrogel stem cell niche controlled by host-guest interaction affects stem cell fate and survival rate (*Biomaterials) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 * (논문명) Fine­Tunable and Injectable 3D Hydrogel for On­Demand Stem Cell Niche (*Advanced Science) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 온도감응성 하이드로젤 및 생리활성물질 조절을 통한 맞춤형 조직재생 [그림 2] 생체 내 줄기세포 생리활성물질 종류 및 투여량 조절

- 하이드로젤로 줄기세포를 감싸 보호하고, 원하는 대로 분화시키는 기술 개발 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 생체재료연구단 송수창 박사 연구팀은 하이드로젤*로 줄기세포를 잘 감싸서 보호하고, 또, 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 줄기세포 주사 기술을 개발했다고 밝혔다. *하이드로젤(Hydrogel) : 용매가 물이거나 물이 기본 성분으로 들어 있는 젤리 모양의 물질 줄기세포는 세포분열을 통한 증식 및 분화과정을 거쳐 자기 자신을 복제하거나 다른 종류의 세포를 생산할 수 있는 특이한 능력을 갖추고 있다. 이러한 능력 덕분에 줄기세포는 세포치료제의 원료로써 난치성, 퇴행성 질환이나 장기재생 등과 관련이 깊은 재생의학 분야에서 많은 주목을 받고 있으며, 미래 의학을 이끌어 나갈 글로벌 차세대 성장 동력으로 부상되고 있다. 기존에 세포치료제로서 개발된 줄기세포는 정맥주사, 복강주사, 치료 부위 직접 주입 등으로 인체 내에 투여되기도 하는데, 이렇게 주입된 치료용 줄기세포들은 그대로 전신에 퍼져 원하는 질환 및 부위에 대한 치료의 효율성이 떨어지는 한계점이 있었다. 또한, 줄기세포들이 체내에 들어오게 되면 험난한 체내 환경과 맞서야 해서 생존율 역시 떨어질 수밖에 없었다. 게다가, 줄기세포를 치료제로 쓰려면 줄기세포를 원하는 대로 분화시켜야 하는데, 줄기세포와 같이 도입된 생체소재에 생리활성기능이 없거나 줄기세포에 단순히 분화 인자를 혼합하는 방법들을 사용할 경우에는 줄기세포를 이용한 조직 맞춤형 치료가 어려웠다. KIST 연구진은 이러한 한계점을 극복하고자 상온에서는 액상 형태였다가 체온에서 빠르게 딱딱한 젤 형태로 변하는 특성을 갖는 하이드로젤로 줄기세포를 감싼 후 주사제재로 사용하였다. 이렇게 개발한 주사의 하이드로젤에는 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 생리활성물질들을 자유롭게 도입할 수 있었다. 마치 레고를 조립하는 듯한 방법을 사용하여 생리활성물질들은 하이드로젤에 도입하였는데, 하이드로젤과 다양한 레고 조각(생리활성물질)들의 양과 비율을 손쉽게 조절할 수 있었다. 이에 따라 줄기세포의 생존 및 원하는 분화에 이로운 최적화된 생체 내 환경을 조성하여 조직재생의 효과를 극대화 시켰다. 이를 통하여 체내에서 하이드로젤에 함유된 레고 조각의 조립(생리활성물질의 미세한 조절)에 따라 중간엽 줄기세포의 골, 연골, 지방조직의 재생을 원하는 대로 이루어 냈다. KIST 송수창 박사는 “질환의 종류 혹은 크기에 따라 생리활성물질 종류와 투여량의 변화를 줌으로써 환자 맞춤형 조직재생기술뿐만 아니라 향후 연구를 통하여 면역치료, 항암치료 등으로 적용 범위가 확장될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 주요사업으로 수행되었으며, ‘줄기세포 분화조절 기술’과 ‘줄기세포 연골조직 재생환경 최적화’의 연구 결과가 국제학술지인 ‘Biomaterials’(IF : 10.27, JCR 분야 상위 0.96%) 및 ‘Advanced Science’(IF : 15.80, JCR 분야 상위 4.61%) 최신호에 각각 2건이 게재되었다. * (논문명) 3D hydrogel stem cell niche controlled by host-guest interaction affects stem cell fate and survival rate (*Biomaterials) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 * (논문명) Fine­Tunable and Injectable 3D Hydrogel for On­Demand Stem Cell Niche (*Advanced Science) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 온도감응성 하이드로젤 및 생리활성물질 조절을 통한 맞춤형 조직재생 [그림 2] 생체 내 줄기세포 생리활성물질 종류 및 투여량 조절

- 하이드로젤로 줄기세포를 감싸 보호하고, 원하는 대로 분화시키는 기술 개발 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 생체재료연구단 송수창 박사 연구팀은 하이드로젤*로 줄기세포를 잘 감싸서 보호하고, 또, 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 줄기세포 주사 기술을 개발했다고 밝혔다. *하이드로젤(Hydrogel) : 용매가 물이거나 물이 기본 성분으로 들어 있는 젤리 모양의 물질 줄기세포는 세포분열을 통한 증식 및 분화과정을 거쳐 자기 자신을 복제하거나 다른 종류의 세포를 생산할 수 있는 특이한 능력을 갖추고 있다. 이러한 능력 덕분에 줄기세포는 세포치료제의 원료로써 난치성, 퇴행성 질환이나 장기재생 등과 관련이 깊은 재생의학 분야에서 많은 주목을 받고 있으며, 미래 의학을 이끌어 나갈 글로벌 차세대 성장 동력으로 부상되고 있다. 기존에 세포치료제로서 개발된 줄기세포는 정맥주사, 복강주사, 치료 부위 직접 주입 등으로 인체 내에 투여되기도 하는데, 이렇게 주입된 치료용 줄기세포들은 그대로 전신에 퍼져 원하는 질환 및 부위에 대한 치료의 효율성이 떨어지는 한계점이 있었다. 또한, 줄기세포들이 체내에 들어오게 되면 험난한 체내 환경과 맞서야 해서 생존율 역시 떨어질 수밖에 없었다. 게다가, 줄기세포를 치료제로 쓰려면 줄기세포를 원하는 대로 분화시켜야 하는데, 줄기세포와 같이 도입된 생체소재에 생리활성기능이 없거나 줄기세포에 단순히 분화 인자를 혼합하는 방법들을 사용할 경우에는 줄기세포를 이용한 조직 맞춤형 치료가 어려웠다. KIST 연구진은 이러한 한계점을 극복하고자 상온에서는 액상 형태였다가 체온에서 빠르게 딱딱한 젤 형태로 변하는 특성을 갖는 하이드로젤로 줄기세포를 감싼 후 주사제재로 사용하였다. 이렇게 개발한 주사의 하이드로젤에는 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 생리활성물질들을 자유롭게 도입할 수 있었다. 마치 레고를 조립하는 듯한 방법을 사용하여 생리활성물질들은 하이드로젤에 도입하였는데, 하이드로젤과 다양한 레고 조각(생리활성물질)들의 양과 비율을 손쉽게 조절할 수 있었다. 이에 따라 줄기세포의 생존 및 원하는 분화에 이로운 최적화된 생체 내 환경을 조성하여 조직재생의 효과를 극대화 시켰다. 이를 통하여 체내에서 하이드로젤에 함유된 레고 조각의 조립(생리활성물질의 미세한 조절)에 따라 중간엽 줄기세포의 골, 연골, 지방조직의 재생을 원하는 대로 이루어 냈다. KIST 송수창 박사는 “질환의 종류 혹은 크기에 따라 생리활성물질 종류와 투여량의 변화를 줌으로써 환자 맞춤형 조직재생기술뿐만 아니라 향후 연구를 통하여 면역치료, 항암치료 등으로 적용 범위가 확장될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 주요사업으로 수행되었으며, ‘줄기세포 분화조절 기술’과 ‘줄기세포 연골조직 재생환경 최적화’의 연구 결과가 국제학술지인 ‘Biomaterials’(IF : 10.27, JCR 분야 상위 0.96%) 및 ‘Advanced Science’(IF : 15.80, JCR 분야 상위 4.61%) 최신호에 각각 2건이 게재되었다. * (논문명) 3D hydrogel stem cell niche controlled by host-guest interaction affects stem cell fate and survival rate (*Biomaterials) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 * (논문명) Fine­Tunable and Injectable 3D Hydrogel for On­Demand Stem Cell Niche (*Advanced Science) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 온도감응성 하이드로젤 및 생리활성물질 조절을 통한 맞춤형 조직재생 [그림 2] 생체 내 줄기세포 생리활성물질 종류 및 투여량 조절

- 하이드로젤로 줄기세포를 감싸 보호하고, 원하는 대로 분화시키는 기술 개발 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 생체재료연구단 송수창 박사 연구팀은 하이드로젤*로 줄기세포를 잘 감싸서 보호하고, 또, 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 줄기세포 주사 기술을 개발했다고 밝혔다. *하이드로젤(Hydrogel) : 용매가 물이거나 물이 기본 성분으로 들어 있는 젤리 모양의 물질 줄기세포는 세포분열을 통한 증식 및 분화과정을 거쳐 자기 자신을 복제하거나 다른 종류의 세포를 생산할 수 있는 특이한 능력을 갖추고 있다. 이러한 능력 덕분에 줄기세포는 세포치료제의 원료로써 난치성, 퇴행성 질환이나 장기재생 등과 관련이 깊은 재생의학 분야에서 많은 주목을 받고 있으며, 미래 의학을 이끌어 나갈 글로벌 차세대 성장 동력으로 부상되고 있다. 기존에 세포치료제로서 개발된 줄기세포는 정맥주사, 복강주사, 치료 부위 직접 주입 등으로 인체 내에 투여되기도 하는데, 이렇게 주입된 치료용 줄기세포들은 그대로 전신에 퍼져 원하는 질환 및 부위에 대한 치료의 효율성이 떨어지는 한계점이 있었다. 또한, 줄기세포들이 체내에 들어오게 되면 험난한 체내 환경과 맞서야 해서 생존율 역시 떨어질 수밖에 없었다. 게다가, 줄기세포를 치료제로 쓰려면 줄기세포를 원하는 대로 분화시켜야 하는데, 줄기세포와 같이 도입된 생체소재에 생리활성기능이 없거나 줄기세포에 단순히 분화 인자를 혼합하는 방법들을 사용할 경우에는 줄기세포를 이용한 조직 맞춤형 치료가 어려웠다. KIST 연구진은 이러한 한계점을 극복하고자 상온에서는 액상 형태였다가 체온에서 빠르게 딱딱한 젤 형태로 변하는 특성을 갖는 하이드로젤로 줄기세포를 감싼 후 주사제재로 사용하였다. 이렇게 개발한 주사의 하이드로젤에는 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 생리활성물질들을 자유롭게 도입할 수 있었다. 마치 레고를 조립하는 듯한 방법을 사용하여 생리활성물질들은 하이드로젤에 도입하였는데, 하이드로젤과 다양한 레고 조각(생리활성물질)들의 양과 비율을 손쉽게 조절할 수 있었다. 이에 따라 줄기세포의 생존 및 원하는 분화에 이로운 최적화된 생체 내 환경을 조성하여 조직재생의 효과를 극대화 시켰다. 이를 통하여 체내에서 하이드로젤에 함유된 레고 조각의 조립(생리활성물질의 미세한 조절)에 따라 중간엽 줄기세포의 골, 연골, 지방조직의 재생을 원하는 대로 이루어 냈다. KIST 송수창 박사는 “질환의 종류 혹은 크기에 따라 생리활성물질 종류와 투여량의 변화를 줌으로써 환자 맞춤형 조직재생기술뿐만 아니라 향후 연구를 통하여 면역치료, 항암치료 등으로 적용 범위가 확장될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 주요사업으로 수행되었으며, ‘줄기세포 분화조절 기술’과 ‘줄기세포 연골조직 재생환경 최적화’의 연구 결과가 국제학술지인 ‘Biomaterials’(IF : 10.27, JCR 분야 상위 0.96%) 및 ‘Advanced Science’(IF : 15.80, JCR 분야 상위 4.61%) 최신호에 각각 2건이 게재되었다. * (논문명) 3D hydrogel stem cell niche controlled by host-guest interaction affects stem cell fate and survival rate (*Biomaterials) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 * (논문명) Fine­Tunable and Injectable 3D Hydrogel for On­Demand Stem Cell Niche (*Advanced Science) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 온도감응성 하이드로젤 및 생리활성물질 조절을 통한 맞춤형 조직재생 [그림 2] 생체 내 줄기세포 생리활성물질 종류 및 투여량 조절

6월13일 10시에 열린 대한민국과 토고의 월드컵 첫경기에서 금동화 원장님을 비롯한 많은 KIST인과 그 가족들이 KIST내 존슨강당에서 "대~한민국" 을 외치며 응원하였다.

- 하이드로겔-고무 복합소재와 은(Ag) 전극 결합, 최대 18.8배 늘어나도 작동 - 향후 전자 피부(e-skin), 부착형 의료기기 등 웨어러블 기기와 소프트 로봇 분야 활용 기대 다가오는 4차 산업혁명시대에는 구부리거나 늘릴 수 있는 전자기기들이 쏟아져 나올 것으로 예상하고 있다. 이러한 차세대 웨어러블 전자장치의 기반이 될 전자피부(e-skin)는 피부에 부착되어 사용되기 때문에 유연성과 부착성, 착용감이 매우 중요하다. 이것을 구현하기 위한 가장 핵심적인 기술로 변형이 자유자재로 가능한 유연성 전극(전도체)의 개발에 관심이 모아지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원 복합소재기술연구소(분원장 홍재민) 홍재민 박사팀은 하이드로겔-고무 복합소재와 은(Ag) 전극을 결합하여 고신축 전극을 개발하였다고 밝혔다. 최대 18.8배까지 늘어나도 성능을 유지하는 이 전극은 세계 최고 성능을 기록하여 복합소재 연구계의 주목을 받고 있다. 유연성 전극은 변형됨에 따라 전기적 특성을 얼마나 유지하느냐가 중요한 관건이며, 이러한 전기적 특성에 유리한 금속 물질을 유연하게 만들기 위한 연구가 많이 보고되고 있다. 유연소자의 기본 핵심인 유연전극을 만드는 방법 중에서 프린팅 기법은 비용적인 측면에서 각광받는 기술이다. 프린팅 기법에 사용되는 잉크는 유연 전극을 형성하여 늘어나게 되어도 성능을 유지해야 하므로, 금속 마이크로 입자에 잘 늘어나는 고분자를 섞어서 잉크 형태로 만든다. 또한, 전기 전도성을 유지하기 위해 은(Ag), 금(Au) 같은 금속물질을 이용한 복합체를 함께 사용하게 된다. 일반적으로 프린팅이 가능한 유연성 전극들은 PDMS(polydimethylsiloxane)와 같은 실리콘 계열의 신축성 고무 기반 위에서 만들어진다. 그러나 이러한 경우, 피부나 여러 인체 조직들보다는 변형률이 낮아 착용감이 좋지 않은 단점을 가지고 있었다. * PDMS : 실리콘 계열의 신축성 고무 연구진은 변형률이 높으면서 피부와 유사한 질감을 가지는 하이드로겔 소재에 주목했다. 그러나 기존의 일반적인 방식으로는 하이드로겔 위에 은(Ag)과 같은 금속기반의 물질을 프린팅하는 것이 불가능하기 때문에 하이드로겔**위에 고무를 얇게 코팅하여 은(Ag) 잉크를 결합하는 방법을 개발하였다. 표면처리 기법을 이용하여 고무(ECOFLEX)를 머리카락 두께의 반 정도인 30 μm(마이크로미터, 십만분의 1 (100000/1)cm)의 두께로 만든 하이드로겔-고무 복합체 위에 프린팅 기술을 적용하여 고신축 전극을 제작하였다. **하이드로겔 : 일반적으로 기저귀, 콘택트렌즈, 의료용 전극에 많이 쓰이고, 특수한 용도로는 성형재료나 토양 수분 저장용, 화상 상처용 붕대류에 쓰임 이번에 개발된 고신축 전극은 사용자가 원하는 패턴으로 프린팅 할 수 있기 때문에 대면적 회로형성에도 유리한 점이 있으며, 기존과 다르게 변형률이 매우 높은 고신축 기판 위에 만들어졌기 때문에 인체에 부착하는 전자 피부로 사용할 경우 훨씬 더 편안한 착용감을 줄 수 있다는 장점이 있다. 또한 기존 유연 전극들의 세계 최고 기록은 5~6배 정도였으나, 연구진이 개발한 은(Ag) 잉크 고신축 전극은 기존 대비 18.8배 늘어나는 성능을 보였으며, 이는 현재까지 보고된 유연전극 중 세계 최고 기록이다. KIST 홍재민 박사(전북분원장)은 “향후 이 기술은 전자 피부와 부착형 의료기기 등 다양한 분야에 접목돼 웨어러블 기기와 소프트 로봇 혁신에 기여할 것으로 전망된다.”고 밝혔다. 본 연구는 산업통상자원부(장관 백운규)가 지원한 산업핵심기술개발사업과 과학기술정보통신부(장관 유영민)가 지원한 KIST 기관고유사업으로 수행되었으며, 연구결과는 재료 과학 분야 국제 학술지인 ‘Advanced Materials’(IF: 19.791, JCR 랭킹 상위 1.027%)에 게재되었다. * (논문명) ‘Ultra-stretchable conductor fabricated on skin-like hydrogel-elastomer hybrid substrates for skin electronics’ - (제1저자) 한국과학기술연구원 김선홍 (연구원) - (교신저자) 한국과학기술연구원 홍재민 박사(책임연구원, 전북분원장) <그림설명> <그림1> (왼쪽) 1780% 늘어난 유연전극 (18.8배) (오른쪽) 유연전극을 이용한 전자 패치 (아래) KIST 패턴의 전극을 LED에 적용

- 하이드로겔-고무 복합소재와 은(Ag) 전극 결합, 최대 18.8배 늘어나도 작동 - 향후 전자 피부(e-skin), 부착형 의료기기 등 웨어러블 기기와 소프트 로봇 분야 활용 기대 다가오는 4차 산업혁명시대에는 구부리거나 늘릴 수 있는 전자기기들이 쏟아져 나올 것으로 예상하고 있다. 이러한 차세대 웨어러블 전자장치의 기반이 될 전자피부(e-skin)는 피부에 부착되어 사용되기 때문에 유연성과 부착성, 착용감이 매우 중요하다. 이것을 구현하기 위한 가장 핵심적인 기술로 변형이 자유자재로 가능한 유연성 전극(전도체)의 개발에 관심이 모아지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원 복합소재기술연구소(분원장 홍재민) 홍재민 박사팀은 하이드로겔-고무 복합소재와 은(Ag) 전극을 결합하여 고신축 전극을 개발하였다고 밝혔다. 최대 18.8배까지 늘어나도 성능을 유지하는 이 전극은 세계 최고 성능을 기록하여 복합소재 연구계의 주목을 받고 있다. 유연성 전극은 변형됨에 따라 전기적 특성을 얼마나 유지하느냐가 중요한 관건이며, 이러한 전기적 특성에 유리한 금속 물질을 유연하게 만들기 위한 연구가 많이 보고되고 있다. 유연소자의 기본 핵심인 유연전극을 만드는 방법 중에서 프린팅 기법은 비용적인 측면에서 각광받는 기술이다. 프린팅 기법에 사용되는 잉크는 유연 전극을 형성하여 늘어나게 되어도 성능을 유지해야 하므로, 금속 마이크로 입자에 잘 늘어나는 고분자를 섞어서 잉크 형태로 만든다. 또한, 전기 전도성을 유지하기 위해 은(Ag), 금(Au) 같은 금속물질을 이용한 복합체를 함께 사용하게 된다. 일반적으로 프린팅이 가능한 유연성 전극들은 PDMS(polydimethylsiloxane)와 같은 실리콘 계열의 신축성 고무 기반 위에서 만들어진다. 그러나 이러한 경우, 피부나 여러 인체 조직들보다는 변형률이 낮아 착용감이 좋지 않은 단점을 가지고 있었다. * PDMS : 실리콘 계열의 신축성 고무 연구진은 변형률이 높으면서 피부와 유사한 질감을 가지는 하이드로겔 소재에 주목했다. 그러나 기존의 일반적인 방식으로는 하이드로겔 위에 은(Ag)과 같은 금속기반의 물질을 프린팅하는 것이 불가능하기 때문에 하이드로겔**위에 고무를 얇게 코팅하여 은(Ag) 잉크를 결합하는 방법을 개발하였다. 표면처리 기법을 이용하여 고무(ECOFLEX)를 머리카락 두께의 반 정도인 30 μm(마이크로미터, 십만분의 1 (100000/1)cm)의 두께로 만든 하이드로겔-고무 복합체 위에 프린팅 기술을 적용하여 고신축 전극을 제작하였다. **하이드로겔 : 일반적으로 기저귀, 콘택트렌즈, 의료용 전극에 많이 쓰이고, 특수한 용도로는 성형재료나 토양 수분 저장용, 화상 상처용 붕대류에 쓰임 이번에 개발된 고신축 전극은 사용자가 원하는 패턴으로 프린팅 할 수 있기 때문에 대면적 회로형성에도 유리한 점이 있으며, 기존과 다르게 변형률이 매우 높은 고신축 기판 위에 만들어졌기 때문에 인체에 부착하는 전자 피부로 사용할 경우 훨씬 더 편안한 착용감을 줄 수 있다는 장점이 있다. 또한 기존 유연 전극들의 세계 최고 기록은 5~6배 정도였으나, 연구진이 개발한 은(Ag) 잉크 고신축 전극은 기존 대비 18.8배 늘어나는 성능을 보였으며, 이는 현재까지 보고된 유연전극 중 세계 최고 기록이다. KIST 홍재민 박사(전북분원장)은 “향후 이 기술은 전자 피부와 부착형 의료기기 등 다양한 분야에 접목돼 웨어러블 기기와 소프트 로봇 혁신에 기여할 것으로 전망된다.”고 밝혔다. 본 연구는 산업통상자원부(장관 백운규)가 지원한 산업핵심기술개발사업과 과학기술정보통신부(장관 유영민)가 지원한 KIST 기관고유사업으로 수행되었으며, 연구결과는 재료 과학 분야 국제 학술지인 ‘Advanced Materials’(IF: 19.791, JCR 랭킹 상위 1.027%)에 게재되었다. * (논문명) ‘Ultra-stretchable conductor fabricated on skin-like hydrogel-elastomer hybrid substrates for skin electronics’ - (제1저자) 한국과학기술연구원 김선홍 (연구원) - (교신저자) 한국과학기술연구원 홍재민 박사(책임연구원, 전북분원장) <그림설명> <그림1> (왼쪽) 1780% 늘어난 유연전극 (18.8배) (오른쪽) 유연전극을 이용한 전자 패치 (아래) KIST 패턴의 전극을 LED에 적용

- 하이드로겔-고무 복합소재와 은(Ag) 전극 결합, 최대 18.8배 늘어나도 작동 - 향후 전자 피부(e-skin), 부착형 의료기기 등 웨어러블 기기와 소프트 로봇 분야 활용 기대 다가오는 4차 산업혁명시대에는 구부리거나 늘릴 수 있는 전자기기들이 쏟아져 나올 것으로 예상하고 있다. 이러한 차세대 웨어러블 전자장치의 기반이 될 전자피부(e-skin)는 피부에 부착되어 사용되기 때문에 유연성과 부착성, 착용감이 매우 중요하다. 이것을 구현하기 위한 가장 핵심적인 기술로 변형이 자유자재로 가능한 유연성 전극(전도체)의 개발에 관심이 모아지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원 복합소재기술연구소(분원장 홍재민) 홍재민 박사팀은 하이드로겔-고무 복합소재와 은(Ag) 전극을 결합하여 고신축 전극을 개발하였다고 밝혔다. 최대 18.8배까지 늘어나도 성능을 유지하는 이 전극은 세계 최고 성능을 기록하여 복합소재 연구계의 주목을 받고 있다. 유연성 전극은 변형됨에 따라 전기적 특성을 얼마나 유지하느냐가 중요한 관건이며, 이러한 전기적 특성에 유리한 금속 물질을 유연하게 만들기 위한 연구가 많이 보고되고 있다. 유연소자의 기본 핵심인 유연전극을 만드는 방법 중에서 프린팅 기법은 비용적인 측면에서 각광받는 기술이다. 프린팅 기법에 사용되는 잉크는 유연 전극을 형성하여 늘어나게 되어도 성능을 유지해야 하므로, 금속 마이크로 입자에 잘 늘어나는 고분자를 섞어서 잉크 형태로 만든다. 또한, 전기 전도성을 유지하기 위해 은(Ag), 금(Au) 같은 금속물질을 이용한 복합체를 함께 사용하게 된다. 일반적으로 프린팅이 가능한 유연성 전극들은 PDMS(polydimethylsiloxane)와 같은 실리콘 계열의 신축성 고무 기반 위에서 만들어진다. 그러나 이러한 경우, 피부나 여러 인체 조직들보다는 변형률이 낮아 착용감이 좋지 않은 단점을 가지고 있었다. * PDMS : 실리콘 계열의 신축성 고무 연구진은 변형률이 높으면서 피부와 유사한 질감을 가지는 하이드로겔 소재에 주목했다. 그러나 기존의 일반적인 방식으로는 하이드로겔 위에 은(Ag)과 같은 금속기반의 물질을 프린팅하는 것이 불가능하기 때문에 하이드로겔**위에 고무를 얇게 코팅하여 은(Ag) 잉크를 결합하는 방법을 개발하였다. 표면처리 기법을 이용하여 고무(ECOFLEX)를 머리카락 두께의 반 정도인 30 μm(마이크로미터, 십만분의 1 (100000/1)cm)의 두께로 만든 하이드로겔-고무 복합체 위에 프린팅 기술을 적용하여 고신축 전극을 제작하였다. **하이드로겔 : 일반적으로 기저귀, 콘택트렌즈, 의료용 전극에 많이 쓰이고, 특수한 용도로는 성형재료나 토양 수분 저장용, 화상 상처용 붕대류에 쓰임 이번에 개발된 고신축 전극은 사용자가 원하는 패턴으로 프린팅 할 수 있기 때문에 대면적 회로형성에도 유리한 점이 있으며, 기존과 다르게 변형률이 매우 높은 고신축 기판 위에 만들어졌기 때문에 인체에 부착하는 전자 피부로 사용할 경우 훨씬 더 편안한 착용감을 줄 수 있다는 장점이 있다. 또한 기존 유연 전극들의 세계 최고 기록은 5~6배 정도였으나, 연구진이 개발한 은(Ag) 잉크 고신축 전극은 기존 대비 18.8배 늘어나는 성능을 보였으며, 이는 현재까지 보고된 유연전극 중 세계 최고 기록이다. KIST 홍재민 박사(전북분원장)은 “향후 이 기술은 전자 피부와 부착형 의료기기 등 다양한 분야에 접목돼 웨어러블 기기와 소프트 로봇 혁신에 기여할 것으로 전망된다.”고 밝혔다. 본 연구는 산업통상자원부(장관 백운규)가 지원한 산업핵심기술개발사업과 과학기술정보통신부(장관 유영민)가 지원한 KIST 기관고유사업으로 수행되었으며, 연구결과는 재료 과학 분야 국제 학술지인 ‘Advanced Materials’(IF: 19.791, JCR 랭킹 상위 1.027%)에 게재되었다. * (논문명) ‘Ultra-stretchable conductor fabricated on skin-like hydrogel-elastomer hybrid substrates for skin electronics’ - (제1저자) 한국과학기술연구원 김선홍 (연구원) - (교신저자) 한국과학기술연구원 홍재민 박사(책임연구원, 전북분원장) <그림설명> <그림1> (왼쪽) 1780% 늘어난 유연전극 (18.8배) (오른쪽) 유연전극을 이용한 전자 패치 (아래) KIST 패턴의 전극을 LED에 적용