국립부경대학교 연구팀이 원격으로 빛에 반응하는 부드러운 소재에 순간적으로 강한 힘을 발생시켜 마이크로니들(미세 바늘)을 피부에 삽입하는 기술을 개발했다.

국립부경대는 고분자공학전공 김대석 교수와 이채원 석사과정생, 휴먼바이오융합전공 박승현 교수와 김난경 석·박사통합과정생 공동연구팀이 빛에 반응하는 액정 엘라스토머(LCE)와 자석, 스냅스루(snap-through) 구조를 결합한 고출력 원격 마이크로니들 구동 시스템을 개발했다고 11일 밝혔다.

액정 엘라스토머는 고무처럼 부드러우면서도 빛이나 열과 같은 외부 자극을 받으면 스스로 모양을 바꿀 수 있어 소프트 로봇과 인공근육의 핵심 소재로 주목받는다. 다만 기존 액정 엘라스토머는 변형이 비교적 천천히 진행되고 순간적으로 큰 힘을 내기 어렵다는 한계가 있었다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 뒤집힌 우산이나 머리핀처럼 에너지를 축적한 구조가 임계점을 넘는 순간 '찰칵'하며 빠르게 뒤집히는 스냅스루 현상을 활용했다.

빛을 비추면 아치 구조가 순간적으로 아래쪽으로 뒤집히며 마이크로니들에 순간적으로 강한 충격을 전달하는 원리다.

연구팀은 이 같은 원리를 이용한 실험에서 마이크로니들이 피부를 모사한 젤라틴 구조물뿐 아니라 돼지 피부 조직에도 성공적으로 삽입됐고, 약물을 모사한 형광 물질이 삽입 부위 주변으로 전달되는 모습도 확인됐다고 밝혔다.

이번 기술은 가축의 건강 상태를 센서로 감지하는 데 머물렀던 기존 스마트 축산 시스템을 넘어 필요한 순간에 실제 처치까지 수행하는 '행동하는 스마트 축산'의 가능성을 제시한 것으로 평가받는다.

김대석 교수는 "향후 스마트 축산뿐 아니라 웨어러블 의료기기, 바이오인터페이스, 소프트 로봇 등 정밀하고 원격 제어가 필요한 다양한 분야에 활용될 것으로 기대한다"고 밝혔다.

이 같은 연구 성과를 담은 논문은 재료과학 분야 국제학술지 'Advanced Functional Materials'(IF: 19.9)에 게재됐다.