[Press released - Stanford University]

Stanford University Department of Chemical Engineering에 본 연구실 방창현 교수의 연구가 소개되었다. 해당 연구는 신체 부착 시 사람 목의 약한 맥박 신호를 증폭하는 초고밀도 피부 밀착성 정전용량 압력 센서에 대한 연구이다. 소개된 연구는 방창현 교수의 stanford univeristy에서의 postdoc (Principal investigator: Prof. Zhenan Bao) 기간 중 수행되었다. 상세 내용은 다음과 같다.

Dr. Changhyun Pang, then a postdoc in the Bao Group, and his teammates aimed to make the wearable sensor as easy to fabricate as possible while incorporating the ability to remotely monitor the user. In their 2014 paper, Pang et al. shared a “Highly Skin-Conformal Microhairy Sensor for Pulse Signal Amplification". They successfully engineered an ultra-conformable capacitive pressure sensor that amplified weak pulsation signals from the human neck when attached like a bandage. The sensor device consisted of an upper multilayered component including the pressure sensor layer and a lower component featuring bio-inspired microhair structures to interface with the skin.

관련 기사및 논문:

https://cheme.stanford.edu/bringing-wearables-bench-bedside

https://doi.org/10.1002/adma.201403807

[2025, Press released - Newdaily]

윗줄 왼쪽부터 시계방향으로 성균관대 박재형 교수 (교신저자), 방창현 교수 (교신저자), 신솔 박사, 하민지 석사과정생, 송민우 석박통합과정생.

성균관대학교는 화학공학부 박재형, 방창현 교수 공동 연구팀이 통증 없이 피부 깊숙한 곳까지 약물을 전달할 수 있는 새로운 피부 부착형 패치를 개발했다고 24일 밝혔다.

이 패치는 문어 빨판의 흡착 원리와 매우 짧은 미세바늘(마이크로니들)을 결합한 독특한 구조로, 크기가 큰 엑소좀과 같은 생물학적 약물을 피부 속 진피층까지 효과적으로 전달할 수 있다.

엑소좀은 세포가 내보내는 아주 작은 소포체다. 내부에 단백질이나 유전자 같은 중요한 성분을 담고 있어 재생 치료나 미용 분야에서 주목받고 있다. 하지만 크기가 비교적 커서 피부에 바르는 연고나 크림 형태로는 깊이 침투하기 어렵다. 보통 주사기를 이용해 전달해야 했다. 이를 보완하기 위해 나온 것이 '마이크로니들 패치'다. 기존 제품은 미세바늘이 길어 통증이 따르고 피부 자극이나 부작용이 발생할 수 있었다.

이번에 개발된 패치는 300마이크로미터(㎛, 1㎛=1m의 100만분의 1) 이하의 아주 짧은 미세바늘을 사용해 통증을 없앴다. 동시에 문어 빨판처럼 피부에 붙으면 자연스럽게 음압(공기 압력 차이)이 생겨 피부에 단단히 밀착된다. 이 구조는 피부의 바깥층인 각질층을 순간적으로 열어줘 엑소좀을 더 깊이 전달할 수 있게 도와준다.

동물 실험에서도 기존 바르는 방식보다 엑소좀이 피부 속으로 2.6배쯤 더 깊이 침투했다. 피부 속 콜라겐 생성과 항산화 작용도 함께 확인됐다.

연구팀은 "이번에 개발한 패치는 누구나 손쉽게 붙이기만 하면 통증 없이 약물이 피부 깊숙이 전달되는 방식이다. 앞으로 엑소좀뿐 아니라 단백질, RNA(리보핵산) 등 다양한 약물 전달에도 활용될 수 있다"며 "노화 방지 화장품은 물론 건강을 관리하는 스마트 헬스케어 패치로도 응용 가능성이 크다"고 말했다.

이번 연구 논문은 과학기술 분야의 권위 있는 국제학술지 '나노-마이크로 레터스(Nano-Micro Letters)'에 지난 23일 게재됐다.

이번 연구는 보건복지부(범부처재생의료기술개발사업단 재생의료 원천기술 개발사업), 과학기술정보통신부, 산업통상자원부 등 여러 정부 부처의 연구지원 사업을 통해 이뤄졌다. 현재 ㈜미메틱스와 협력해 제품화 연구가 진행 중이다.

관련 기사 및 논문:

https://biz.newdaily.co.kr/site/data/html/2025/07/24/2025072400499.html

https://doi.org/10.1007/s40820-025-01853-7

[2025, Press released - Newsis]

(왼쪽 위부터 시계방항으로) 성균관대 방창현 교수 (교신저자), 건국대 양태헌 교수 (교신저자), 한양대에리카 조광현 교수 (교신저자), 황귀원, 손지훈 석박통합과정생.

성균관대 화학공학과 방창현 교수 연구팀은 메타버스 환경에서 섬세한 촉각을 전달할 수 있는 고성능 피부부착형 진동 햅틱 패치 소자를 개발했다고 8일 밝혔다.

이 소자는 부드러운 촉감과 뛰어난 신축성을 갖추면서도 땀과 열 배출이 가능해, 장시간 사용 시에도 안정적인 착용과 진동 전달이 가능하다.

기존 웨어러블 햅틱 장치는 딱딱하거나 유연성이 떨어지는 소재로 인해 피부 밀착과 정밀한 촉감 전달에 한계가 있었다. 특히 신체의 다양한 움직임에 따른 굴곡이나 신축성에 적응하지 못하거나, 장시간 착용 시 발생하는 땀과 열로 인해 사용성에 제약이 있었다.

이에 연구팀은 스펀지처럼 미세스프링 구조에 완충젤을 채운 전기활성층(전기를 가했을 때 형태나 물리적 성질이 변하는 물질로 구성된 층)을 설계하고 방향성 있는 탄성복원력을 회복했다. 이어 신축성 전극을 견고하게 결합해 높은 신축성을 갖는 진동 소자를 개발했다.

개발된 소자는 최대 500%까지 신축할 수 있으며 스마트폰 수준(약 2g)의 진동을 출력하면서도 손바닥이나 손가락처럼 움직임이 많고 복잡한 부위에 안정적으로 부착된다.

또한 개구리 발바닥에서 착안한 구조를 통해 땀과 체열을 자연스럽게 배출하고 고온다습한 환경에서도 우수한 성능을 유지한다.

연구 결과는 머신러닝 기반의 정량적 분석을 통해 실제 피부에서 고정밀 진동 전달 효과가 입증됐다.

방 교수는 "이번 연구는 기존 웨어러블 햅틱 기술의 구조적·기능적 한계를 극복한 혁신 사례로 향후 다양한 산업 및 의료 영역에서 실용적으로 활용될 수 있을 것"이라고 설명했다.

한편 이번 연구는 성균관대 화학공학과 손지훈, 황귀원 연구원이 주저자로 참여했다. 또한 건국대 기계공학과 양태헌 교수, 한양대 에리카 수리데이터사이언스학과 조광현 교수 연구팀과의 공동연구로 수행됐다.

관련 기사 및 논문:

https://www.newsis.com/view/NISX20250708_0003243112

https://doi.org/10.1002/adma.202503781