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뿌리면 1초 후 지혈....軍 전투원 생존성 높인다
전쟁에서 부상으로 인해 목숨을 잃게 되는 원인은 과다출혈이다. 육군 소령이 참여한 우리 대학 연구진이 이 문제를 정면으로 돌파했다. 뿌리기만 하면 1초 후에 출혈을 멈추는 차세대 파우더 지혈제를 개발하며, 전투원 생존성의 패러다임을 바꿀 혁신 기술을 선보인 것이다.
우리 대학은 신소재공학과 스티브 박 교수와 생명과학과 전상용 교수 공동연구팀이 상처 부위에 뿌리기만 하면 약 1초 이내에 강력한 하이드로겔 장벽을 형성하는 파우더형 지혈제를 개발했다고 29일 밝혔다.
이 기술은 육군 소령 연구진이 직접 참여해 실제 전투 환경을 고려한 실전형 기술로 완성도를 높였다. 높은 사용성과 저장성으로 전투, 재난현장 등 극한 조건에서도 즉각 경화되는 특성을 구현해, 응급처치가 즉시 가능하다.
그동안 의료 현장에서 널리 사용되는 패치형 지혈제는 평면 구조로 인해 깊고 복잡한 상처에는 적용이 어렵고, 온도와 습도에 민감해 보관과 운용에도 한계가 있었다.
이에 연구팀은 깊고 큰 불규칙 상처에도 자유롭게 적용할 수 있는 파우더 형태의 차세대 지혈제를 개발했다. 하나의 파우더만으로 다양한 상처 유형에 대응할 수 있는 범용성을 확보한 것이다.
기존 파우더 지혈제는 혈액을 물리적으로 흡수하여 장벽을 형성하는 방식이어서 지혈 능력에 한계가 있었다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 혈액 속 이온 반응에 주목했다.
이번에 개발한 ‘AGCL 파우더’는 알지네이트·겔란검(칼슘과 반응해 초고속 겔화·물리적 밀봉), 키토산(혈액 성분과 결합해 화학적·생물학적 지혈 강화) 등 생체적합 천연 소재를 결합한 구조로, 혈액 속에 칼슘 등 양이온과 반응해 1초 만에 겔 상태로 변하여 상처를 즉각 밀봉한다.
또한 파우더 내부에 3차원 구조를 형성해 자체 무게의 7배 이상(725%)에 달하는 혈액을 흡수할 수 있다. 이로 인해 고압·과다출혈 상황에서도 혈류를 빠르게 차단하며, 손으로 강하게 눌러도 버틸 수 있는 압력 수준인 ‘40kPa’이상의 높은 접착력으로 상용 지혈제보다 훨씬 뛰어난 밀폐 성능을 보였다.
AGCL 파우더는 모두 자연 유래 물질로 구성돼, 혈액과 접촉해도 안전한 용혈률 3% 미만, 세포 생존율 99% 이상, 항균 효과 99.9%를 나타냈다. 동물실험에서도 빠른 상처 회복과 혈관·콜라겐 재생 촉진 등 우수한 조직 재생 효과가 확인됐다.
외과적 간 손상 수술 실험에서는 출혈량과 지혈 시간이 상용 지혈제 대비 크게 감소했으며, 수술 2주 후 간 기능도 정상 수준으로 회복됐다. 전신 독성 평가에서도 이상 소견은 나타나지 않았다.
특히 이 지혈제는 실온·고습 환경에서도 2년간 성능이 유지돼, 군 작전 현장이나 재난 지역 등 열악한 환경에서도 즉시 사용할 수 있다는 장점을 갖췄다.
이번 연구는 국방 목적을 염두에 두고 개발된 첨단 신소재 기술이지만, 재난 현장, 개발도상국, 의료 취약 지역 등 응급의료 전반으로의 활용 가능성도 매우 크다.
전투현장에서의 응급처치부터 체내 수술 지혈까지 가능하다는 점에서 국방과학기술이 민간으로 확장된 대표적 스핀오프 사례*로 평가된다.
*스핀오프(Spin-off) 사례: 국방과학기술을 민간 영역에서 활용하기 위하여 확장, 이전하는 것. 예시로는 컴퓨터, GPS, 전자레인지 등이 있다.
본 연구는 2025 KAIST Q-Day 총장상과 2024 KAIST–KNDU 국방 학술대회 국방부 장관상을 수상하며, 과학적 혁신성과 국방 활용성을 동시에 인정받았다.
연구에 참여한 박규순 KAIST 박사과정생(육군 소령)은 “현대전의 핵심은 인명 손실 최소화”라며, “군인을 한 명이라도 더 살리겠다는 사명감으로 연구를 시작했다”고 밝혔다. 이어 “이번 기술이 국방과 민간 의료 현장에서 생명을 살리는 기술로 쓰이길 기대한다”고 덧붙였다.
KAIST 박규순 박사과정, 손영주 석박통합과정 학생이 제1 저자로 참여하고 스티브 박 교수, 전상용 교수가 지도한 이번 연구는 화학/재료공학 분야 국제 학술지인 `어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈 Advanced Functional Materials (IF 19.0)' 에 2025년 10월 28일 자로 온라인 출판됐다.
※논문명: An Ionic Gelation Powder for Ultrafast Hemostasis and Accelerated Wound Healing, DOI: 10.1002/adfm.202523910
한편, 본 연구는 한국연구재단(NRF)의 지원을 받아 수행됐다.
2025.12.29 조회수 2141 -
홍승범, 스티브박 교수, 에너지 수확과 인정 변형률 감지 가능한 섬유 개발
〈 스티브박 교수, 류정재 박사과정, 홍승범 교수 〉
우리 대학 신소재공학과 홍승범 교수, 스티브 박 교수 연구팀이 공동으로 에너지 수확은 물론 인장 변형률도 감지할 수 있는 섬유를 개발했다.
류정재 박사과정이 1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘나노 에너지(Nano Energy)에 게재됐다.
웨어러블 기기에 대한 관심이 커짐에 따라 인간의 움직임과 신체 신호를 포착할 수 있는 센서 및 인간의 기계적 움직임으로부터 에너지를 수확할 수 있는 기기에 대한 수요가 많아지고 있다.
웨어러블 기기는 기계적 피로에 대한 우수성, 높은 유연성 그리고 피부 호흡을 방해하지 않아야 하며 섬유는 이러한 특성을 구현하기에 유리한 구조를 지니고 있다.
이번에 개발된 섬유는 탄소나노튜브와 전도성 고분자층의 크랙 형성을 통해 기존의 섬유 형태의 인장 센서보다 높은 민감도를 구현함은 물론 뛰어난 안정성으로 반복된 인장에도 강한 특성을 나타냈다.
유기압전소재 입자를 폴리디메틸실록산에 분산시킨 방법을 활용해 개발된 이 섬유는 인간 신체에서 발생하는 다양한 기계적 에너지도 압전효과를 이용해 수확할 수 있으며, 섬유 내부에서의 압력 변화에 대해서도 에너지를 수확할 수 있다.
홍승범 교수는 “개발된 신축성이 있는 섬유는 다양한 기능을 갖춰 기기의 집적화 측면에서 유리하다”며 “인간의 신체 신호나 움직임을 감지하면서도 에너지를 수확할 수 있는 웨어러블 기기의 초석을 다진 원천기술이다”라고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 기초연구사업의 지원을 통해 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 신축성 있는 섬유의 모식도 및 에너지 하베스터와 스트레인 센서로서의 성능
그림2. 다양한 기계적 변형에 대한 섬유의 모습
2019.01.24 조회수 14779 -
스티브 박 교수, 김정 교수, 3차원 표면 코팅 가능한 로봇피부 개발
〈(왼쪽부터) 오진원 석사과정, 스티브박 교수, 양준창 박사과정 〉
우리 대학 신소재공학과 스티브 박 교수, 기계공학과 김정 교수 공동 연구팀이 3차원 표면에 코팅이 가능하며 자극을 구분할 수 있는 로봇피부를 개발했다.
오진원 석사과정, 양준창 박사과정이 공동 1저자, 박현규 석사과정이 참여한 이번 연구는 국제학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’ 8월 28자 표지논문으로 게재됐다.
오늘날 로봇연구는 인간과 같은 기능을 가진 휴머노이드, 몸에 착용하는 헬스케어 장치 등 인간처럼 촉각을 구현하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
연구팀은 로봇의 복잡한 형상에 균일하게 코팅할 수 있는 로봇피부를 개발했다. 균일한 코팅은 로봇피부에 가해진 자극을 보다 정확히 측정할 수 있게 해주는 핵심 기술이다.
개발된 로봇피부 용액을 원하는 물체에 뿌린 뒤 굳히면 로봇피부가 형성된다. 매우 간편한 용액공정을 통해 제작하므로 저비용으로 대면적 및 대량생산이 가능하다. 또한 복잡한 형태를 지닌 로봇에도 적용할 수 있다.
특히 이 로봇피부는 인간과 같이 압력과 인장력을 구분해낸다. 수직 압력과 마찰에 대해 로봇피부의 내부구조가 각각 다르게 변형되기 때문에 이들을 구분할 수 있다.
또한 의료영상 기법 중 하나인 전기임피던스영상(EIT) 기술을 이용함으로써 복잡한 전기 배선 없이 로봇피부에 마찰이 가해지는 곳을 정확히 측정했다.
스티브 박 교수는 “개발된 로봇피부는 저비용으로 대량생산이 가능하며, 복잡한 3차원 표면에도 손쉽게 코팅이 가능하다”며, ”로봇피부의 상용화에 한 걸음 가까워질 수 있는 원천기술이다”라고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(신진연구) 지원으로 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 3차원 표면 코팅이 가능한 로봇피부 모식도 (ACS 나노 8월호 표지)
그림2. 전기임피던스영상법을 활용한 다양한 자극 측정
그림3. 다양한 코팅법을 활용한 로봇피부의 제작 및 로봇피부 신호 확인
2018.09.13 조회수 21148 -
스티브 박 교수, 유기반도체 결정크기 10배 성장 기술 개발
〈 이정찬 석사과정, 스티브 박 교수, 김진오 박사과정 〉
우리 대학 신소재공학과 스티브 박 교수 연구팀이 유기반도체 결정의 크기를 성장시키고 제어할 수 있는 기술을 개발했다.
이는 무기고분자 재료를 이용해 마이크로미터 크기 수준의 구조물을 제작한 뒤 용액전단법이라는 공정과 결합하는 기술로, 용액 기반의 프린팅 공정에서 유기반도체 결정의 성장 과정을 미세하게 제어함으로써 정밀하고 균일한 대면적 크기의 유기반도체 박막 제조의 기반 기술이 될 것으로 기대된다.
김진오 박사과정, 이정찬 석사과정이 공동 1저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 7월 16일자 표지논문에 선정됐다. (논문명 : Inorganic Polymer Micropillar-Based Solution Shearing of Large-Area Organic Semiconductor Thin Films with Pillar-Size-Dependent Crystal Size, 필러 크기에 따른 유기반도체 결정 크기 성장 가능한 무기고분자 마이크로 필러 기반 용액전단법)
유기반도체는 용액을 이용한 프린팅 공정이 가능하다는 점에서 큰 주목을 받고 있다. 저가 및 대면적 제작이 가능하고 유연한 전자 소자 제작이 가능하기 때문에 다양한 연구가 지속되고 있다.
유기반도체 성능의 지표인 이동도(Mobility)는 유기반도체의 결정성, 결정의 성장방향, 결정의 크기 등의 영향을 받는다. 유기반도체의 결정성이나 결정방향을 제어하기 위한 연구는 많이 발전됐지만 결정 크기를 성장시킬 수 있는 기술은 부족한 상황이다.
최근에는 유기반도체의 균일한 박막을 만들기 위한 기술이 발전되고 있는데 잉크젯 프린팅, 딥 코팅, 그리고 용액전단법이 대표적인 기술이다.
그러나 기존의 프린팅 공정은 용액의 흐름을 적절히 통제하지 못한 상태에서 용매의 증발이 무작위로 발생하기 때문에 결정 크기가 큰 유기반도체를 제작하는 데 어려움이 있다.
연구팀은 문제 해결을 위해 유기용매에 내성을 갖는 무기 고분자 재료를 이용해 다양한 형태의 전단판을 제작한 후 이를 용액전단 기술에 결합했다.(용액전단법: 기판과 전단판 사이에 용액을 주입하고 일정 속도로 전단판을 이동시켜 한 방향으로 정렬된 균일한 유기반도체 박막 제작이 가능한 프린팅 기술)
무기 고분자 재료는 유연하고 유기용매에 대한 내성을 갖고 있기 때문에 유기반도체를 이용한 프린팅 공정에 적합하다. 또한 기존의 실리콘 재료 기반의 전단판 제조 공정을 간단한 소프트리소그래피 공정으로 대체할 수 있다.
연구팀은 일렬 형태로 배열된 사각형 모양의 마이크로미터 크기 구조물을 이용해 용액이 균일한 굴곡을 가지며 기판에 맺히도록 조절했다. 이를 통해 용매의 증발 속도를 조절해 핵 생성이 일어나는 지점을 정밀하게 통제했다.
여기서 마이크로 구조물의 크기를 변화시키며 유기반도체 결정의 크기를 성장시키는 데 성공했고, 그 결과로 반도체 소자의 성능이 함께 향상됨을 확인했다.
스티브 박 교수는 “무기고분자 재료를 결합한 용액전단법은 프린팅 공정에서 정밀한 제어가 가능하다”며 “유기반도체 뿐 아니라 다른 재료를 이용한 균일 박막 제조가 가능한 원천 기술을 확보했다는 의미를 갖는다”고 말했다.
이번 연구는 한국산업기술평가관리원이 추진하는 센서산업고도화 전문기술개발사업 등의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 무기고분자를 이용한 마이크로 필러 구조의 용액전단법(어드밴스드 머티리얼즈 7월호 표지)
2018.08.03 조회수 17035