사진설명: 국립한밭대학교 기계공학과 이우진 학부연구생(왼쪽), 하지환 교수

국립한밭대학교(총장 오용준) 기계공학과 이우진 학부연구생(지도교수 하지환)이 지난 16일부터 18일까지 여수 디오션리조트에서 열린 ‘2026 한국센서학회 추계학술대회’에서 우수 발표 논문상을 수상했다.

한국센서학회는 센서 관련 학술 및 기술 발전과 산업 진흥을 위해 설립된 국내 대표적인 센서 전문 학술단체다. 매년 춘·추계 학술대회를 열어 센서 기술 전반의 우수 연구 성과와 최신 기술 동향을 공유하고 있다.

이우진 학부연구생은 이번 학술대회에서 ‘상처치료, 보호 및 모니터링을 위한 다기능 전기방사 섬유 기반 유연 마이크로니들(Multifunctional Electrospun Fiber–based Flexible Microneedles for Wound Therapy, Protection, and Monitoring)’을 주제로 연구 성과를 발표했다.

이번 연구는 코어-쉘 나노섬유 기반의 유연 마이크로니들 구조를 활용해 온도 반응형 약물 방출, 항균·항염 기능, pH 기반 색 변화 모니터링을 하나의 플랫폼에 통합한 다기능 상처 관리 기술을 제안한 것이다.

기존 마이크로니들 기반 치료 기술은 주로 약물 전달과 용해 거동 제어에 초점이 맞춰져 있어, 변화하는 상처 환경에 따라 약물 방출을 조절하면서 동시에 상처 상태를 모니터링하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 한계를 보완하기 위해 온도에 따라 약물 방출을 조절할 수 있도록 pNIPAM(Poly(N-isopropylacrylamide))을 코어 소재로 적용했다. 여기에 항균·항염 기능과 pH 변화에 따른 비색 모니터링이 가능하도록 커큐민-열가소성 폴리우레탄(C-TPU)을 쉘 소재로 구성한 코어-쉘 나노섬유를 제작하고, 이를 마이크로니들 구조에 적용해 상처 부위에 직접 사용할 수 있도록 설계했다.

실험에서는 pNIPAM/gelatin 기반 코어에 EDC/NHS 가교 반응을 적용해 수중 안정성을 확보하고, pNIPAM의 하한임계용액온도(LCST)를 기준으로 온도 변화에 따른 팽윤·수축 거동을 확인했다.

또한 C-TPU를 쉘 소재로 구성한 뒤 산소 플라즈마 처리를 적용해 표면 젖음성과 pH 감응성을 조절했다. 제작된 C-TPU 섬유는 pH 8~10의 염기성 환경에서 뚜렷한 색 변화를 나타냈으며, 이를 RGB 분석과 CIE 1931 색공간 분석을 통해 정량적으로 확인했다.

연구팀은 이 같은 코어-쉘 나노섬유를 3차원 마이크로니들 구조에 균일하게 적층해 상처 부위에 직접 적용할 수 있는 플랫폼으로 구현했다.

이 플랫폼에서 pNIPAM 코어는 온도 변화에 따른 팽윤·수축 거동을 기반으로 약물 방출을 조절하고, C-TPU 쉘은 항균·항염 기능과 함께 상처 환경의 pH 변화를 색 변화로 나타내는 역할을 한다.

특히 염기성 환경에서 커큐민의 화학구조가 변화하면서 섬유의 색상이 달라지는 원리를 활용해 별도의 센서 없이도 상처 환경의 변화를 육안으로 확인할 수 있도록 했다.

이를 통해 연구팀은 치료와 보호 기능은 물론 상처 상태의 시각적 모니터링까지 하나의 마이크로니들 플랫폼에서 구현할 수 있는 가능성을 제시했다.

하지환 국립한밭대 기계공학과 교수는 “이번 연구를 통해 일상에서 오랜 시간 착용이 가능하고, 사용자의 체온에 따른 수축·팽윤 거동을 활용해 정량적인 약물 방출이 가능한 미래지향형 약물전달 플랫폼 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.