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Park Lab at UOS
서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부 박동욱 교수
emerging biomedical devices
novel materials
nanotechnology
연구 영역
기본 정보
논문·특허
과제
구성원

Park Lab at UOS

서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부 박동욱 교수

박동욱 교수 연구실(BNEL, 바이오나노 융합전자 연구실)은 신소재 및 나노기술을 기반으로 한 차세대 바이오메디컬 기기와 바이오센서 개발에 집중하고 있습니다. 본 연구실은 투명하고 유연한 신경전극, 바이오전자 소자, 플렉서블 트랜지스터 및 메모리, DNA 압타머 기반 바이오센서 등 다양한 첨단 융합기술을 연구하며, 이를 통해 뇌신경과학, 의료기기, 웨어러블 헬스케어 등 다양한 분야에 혁신적인 솔루션을 제시하고 있습니다. 특히, 그래핀 및 2차원 소재, 유무기 하이브리드, 생체적합성 고분자 등 첨단 소재를 활용하여 기존의 한계를 극복한 투명·유연 전극 및 전자소자를 개발하고 있습니다. 이러한 소자들은 전기생리학, 신경영상, 광유전학 등 다양한 신경과학 연구에 활용되며, 실제 동물실험 및 임상 적용을 위한 신뢰성 평가와 장기 내구성 연구도 병행하고 있습니다. 플렉서블 트랜지스터, 메모리, 로직 소자 등은 웨어러블 및 임플란터블 시스템, 뉴로모픽 컴퓨팅, 바이오센서 어레이 등 다양한 응용분야에 적용되고 있습니다. 연구실은 소자 제작 공정의 최적화, 회로 설계, 시스템 통합 등 실용화 연구를 지속적으로 추진하며, 차세대 전자소자의 상용화와 의료·헬스케어 분야로의 확장을 목표로 하고 있습니다. DNA 압타머 기반 바이오센서 및 미세유체 시스템 연구를 통해 고감도·고특이적 바이오마커 검출 기술을 개발하고 있으며, 이를 바탕으로 현장진단(POCT) 및 맞춤형 건강관리 솔루션을 제시하고 있습니다. 실제 임상 샘플 검증, 데이터 분석 알고리즘 개발 등 실용화 연구도 활발히 진행 중입니다. 이처럼 박동욱 교수 연구실은 융합적이고 창의적인 연구를 통해 건강한 삶과 더 나은 사회에 기여하는 것을 목표로 하며, 차세대 바이오전자 및 반도체 기술의 선도적 연구를 이어가고 있습니다.

emerging biomedical devicesnovel materialsnanotechnologytransparent neural electrodesbiocompatible field-effect transistors
대표 연구 분야
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투명 유무기 하이브리드 신경전극과 이중 모달 생체 신호 측정 플랫폼 연구 thumbnail
투명 유무기 하이브리드 신경전극과 이중 모달 생체 신호 측정 플랫폼 연구
Transparent Inorganic–Organic Hybrid Neural Electrodes and Dual-Modal In Vivo Signal Recording Platf
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
3
논문 전체보기
1
Article
|
인용수 28
·
2025
Rapidly self-healing electronic skin for machine learning–assisted physiological and movement evaluation
Yongju Lee, Xinyu Tian, Jae-Won Park, Dong Hyun Nam, Zhuohong Wu, Hyo-Jeong Choi, Ju-Hwan Kim, Dong‐Wook Park, Keren Zhou, Sang Won Lee, Tanveer A. Tabish, Xuanbing Cheng, Sam Emaminejad, Tae‐Woo Lee, Hyeok Kim, Ali Khademhosseini, Yangzhi Zhu
Science Advances
새롭게 부상하는 전자 스킨(E-Skins)은 연속적이고 실시간의 전기생리학적 모니터링을 제공한다. 그러나 일상적인 기계적 스크래치가 이들의 기능을 저하시켜 기계적 손상에 내성을 지닌 자가치유 전자 스킨이 시급히 요구된다. 현재의 재료들은 회복 시간이 느려 신호의 신뢰성 있는 측정을 방해한다. 1분 이내에 치유되지 못하는 점은 상용화의 주요 장벽이다. 1분 이내에 80%의 회복을 달성하는 조성은 아직 보고되지 않았다. 본 연구에서는 물리적 및 생리적 바이오정보의 실시간 모니터링을 위해 맞춤 설계된 빠른 자가치유 E-Skin을 제시한다. 이 전자 스킨은 물리적 손상 후 외부 자극 없이 10초 이내에 기능의 80% 이상을 회복한다. 수중 환경이나 다양한 온도 등 극한 환경에서도 생체지표 평가를 일관되게 신뢰성 있게 유지한다. 효율적인 건강 평가 가능성을 입증하기 위해, 이 E-Skin은 95%를 초과하는 정확도를 달성하며 웨어러블 근력 분석과 현장형 AI 기반 피로 식별에서 뛰어난 성능을 보인다. 본 연구는 빠른 자가치유 능력을 통해 E-Skin의 발전을 가속한다.
https://doi.org/10.1126/sciadv.ads1301
Computer science
Wearable computer
Analytics
Wearable technology
Self-healing
Biomedical engineering
Human–computer interaction
Physical medicine and rehabilitation
Artificial intelligence
Embedded system
2
Article
|
인용수 2
·
2025
Flexible and Reliable Parylene‐C Resistive Random Access Memory Array with Graphene Barrier for Neuromorphic Systems
Seonjeong Lee, Sookyeong Kim, Boram Kim, Ra‐Young Park, Dong‐Wook Park, Yoon Kim
Small Structures
유연한 파릴렌-C(PPXC) 기반 저항성 랜덤 액세스 메모리(RRAM)는 저전력 소모와 고속 스위칭 특성으로 인해 유연한 뉴로모픽 시스템에 적합한 시냅스 소자로서 주목을 받아왔다. 그러나 Negative-SET은 도전성 필라멘트(CF)의 과성장(overgrowth)을 유발함으로써 신뢰성 저하에 핵심적인 요인으로 작용해 왔다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 연구에서는 불활성 전극과 저항 스위칭 층 사이에 그래핀 배리어를 삽입한 PPXC 기반 RRAM 크로스바 어레이를 제작하였다. 그래핀 배리어 층의 도입은 금속 이온의 과도한 확산을 효과적으로 억제하여 CF의 안정성을 현저히 향상시킨다. 또한 그래핀 층은 RESET 공정을 조절하는 데 중요한 역할을 수행하여 소자 신뢰성을 향상시킨다. 제작된 소자(Pt/Graphene/PPXC/Cu 구조)는 동작 전압 2 V 미만, 내구 사이클 10^4 회 초과, 유지시간 10^4 s 초과, 도전도 ON/OFF 비 10^2 초과, 그리고 굽힘 반경 3 mm에서 500회 이상의 기계적 굽힘 내구성을 포함하는 우수한 전기적 및 기계적 성능을 나타냈다. 더 나아가, Modified National Institute of Standards and Technology 데이터베이스를 활용한 인공 신경망 시뮬레이션은 뉴로모픽 시스템으로서의 적용 가능성을 확인하였다. 본 연구는 차세대 유연 뉴로모픽 시스템 개발을 위한 기술적 기반을 마련한다.
https://doi.org/10.1002/sstr.202500056
Neuromorphic engineering
Graphene
Materials science
Resistive random-access memory
Reliability (semiconductor)
Optoelectronics
Nanotechnology
Computer science
Electrical engineering
Voltage
3
Article
|
인용수 0
·
2025
Transparent Inorganic–Organic Bilayer Neural Electrode Array and Integration to Miniscope System for In Vivo Calcium Imaging and Electrophysiology
Dong-Jun Han, Kevin Cheng, Swathy Sampath Kumar, Anil Bollimunta, Elizabeth Torr, Ju-Hwan Kim, Kyoungmin Kim, Hyungjun Choi, Seongkwon Hwang, Sarah K. Brodnick, David Cheng, Lindsay Gray, Yong Chan Jung, William L. Murphy, Aaron J. Suminski, Jonathan J. Nassi, Justin C. Williams, Dong‐Wook Park
Advanced Functional Materials
투명한 신경 전극은 신경 신호를 검출하고 신경 조직을 자극하는 데에만 그치지 않고, 다양한 의료 영상 양식에서 영상 인공물을 상당히 감소시킨다. 또한 광학 시스템과 통합될 경우, 표적 위치에서 전기 신호와 광학 신호를 모두 검출할 수 있다. 본 연구에서는 AgNW와 GOPS를 도핑한 PEDOT:PSS의 무작위 네트워크로 구성된, 비용 효율적이며 고도로 투명하고 전도성인 무기–유기 신경 전극 배열(BioCLEAR)을 제안한다. 아울러, BioCLEAR를 이식 가능한 GRIN 렌즈와 결합하여 특정 뇌 영역에서 생체 내 전기생리학 및 칼슘 이미징을 수행할 수 있는 시스템을 소개한다. 두 재료의 장점을 활용함으로써, 본 전극은 높은 전도도, 우수한 생체적합성, 그리고 550 nm 파장에서 85%를 초과하는 광 투과율을 보여준다. BioCLEAR의 타당성은 전기화학적 EIS, CV, 가속 침지 시험, 세포 생존성 평가, 신경 전기생리학적 기록, 설치류에서의 칼슘 이미징을 포함한 다양한 in vitro 및 in vivo 분석을 통해 입증된다. BioCLEAR를 GRIN 프리즘 렌즈와 통합함으로써, 생체 내 전기생리학 및 칼슘 이미징을 영상 인공물의 발생이 최소화된 상태로 성공적으로 수행하였다. BioCLEAR 시스템은 신경계로부터 전기 신호와 영상 데이터를 동시에 측정하고 분석하는 데 있어 상당한 잠재력을 지닌다.
https://doi.org/10.1002/adfm.202511627
Electrophysiology
Calcium imaging
Electrode array
Electrode
In vivo
Lens (geology)
Preclinical imaging
최신 정부 과제
3
과제 전체보기
1
주관|
2021년 5월-2024년 2월
|47,893,000
고성능 고신뢰성 생체이식형 유무기 하이브리드 투명 바이오전극 개발
1. 생체이식형 유기물-무기물 혼합 고성능 고신뢰성 투명 바이오전극 개발 - 의료 영상에서 이미지 왜곡을 최소화 할 수 있으며, 매우 낮은 임피던스와 장기간 수중안정성 확보 를 통해 양질의 생체신호 측정이 가능한 유기물-무기물 혼합 투명 바이오전극 개발. - 투명 유기물 재료(poly(3,4-eth ylen ed ioxyth ioph en e) polystyren e sulfon ate, PEDOT:PSS)와 투명 무기물 재료(Silver Nan ow ire, AgNW)의 융합, 그리고 PEDOT:PSS의 장기간 수중안정성 향상을 위한 3 glycid yloxypropyl trimeth oxysilan e (GOPS) 도핑을 통한 고성능 고신뢰성 센서 개발 3. 투명 바이오전극의 장기간 생체안정성, 전기적·광학적 특성 연구 및 생체 내외에서의 신호 측정 - 제작된 전극의 장기간 수중 고온 가속테스트를 통한 생체안정성 평가, 주파수별 임피던스, 표면분석, 투명도 등의 전기적·광학적 특성 연구 - 동물실험을 통한 투명 바이오전극 생체이식 및 뇌파 신호 측정 연구 3. 투명 바이오전극의 의료영상 측정 분석 및 연계 기술 개발 - 투명 바이오전극의 생체 내 이식 및 자기공명영상(MRI)을 통한 저 왜곡 의료영상 검증 - 장기간 생체 내 안정성 확보를 위한 신뢰성 검증 및 생체 내 수명 확장을 위한 설계, 제작 기술 개발 - 생체적합 패릴린 기판상 트랜지스터 구현을 통해 회로 집적을 통한 전극의 기능향상에 기여
바이오전극
투명 전극
유기물 전극
은나노선
생체신호 측정
진단기기
생체삽입형 전극
2
주관|
2021년 5월-2024년 2월
|42,984,000
고성능 고신뢰성 생체이식형 유무기 하이브리드 투명 바이오전극 개발
1. 생체이식형 유기물-무기물 혼합 고성능 고신뢰성 투명 바이오전극 개발 - 의료 영상에서 이미지 왜곡을 최소화 할 수 있으며, 매우 낮은 임피던스와 장기간 수중안정성 확보를 통해 양질의 생체신호 측정이 가능한 유기물-무기물 혼합 투명 바이오전극 개발. - 투명 유기물 재료(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate, PEDOT:PSS)와 투명 무기물 재료(Silver Nanowire, AgNW)의 융합, 그리고 PEDOT:PSS의 장기간 수중안정성 향상을 위한 3 glycidyloxypropyl trimethoxysilane (GOPS) 도핑을 통한 고성능 고신뢰성 센서 개발 3. 투명 바이오전극의 장기간 생체안정성, 전기적·광학적 특성 연구 및 생체 내외에서의 신호 측정 - 제작된 전극의 장기간 수중 고온 가속테스트를 통한 생체안정성 평가, 주파수별 임피던스, 표면분석, 투명도 등의 전기적·광학적 특성 연구 - 동물실험을 통한 투명 바이오전극 생체이식 및 뇌파 신호 측정 연구 3. 투명 바이오전극의 의료영상 측정 분석 및 연계 기술 개발 - 투명 바이오전극의 생체 내 이식 및 자기공명영상(MRI)을 통한 저 왜곡 의료영상 검증 - 장기간 생체 내 안정성 확보를 위한 신뢰성 검증 및 생체 내 수명 확장을 위한 설계, 제작 기술 개발
바이오전극
투명 전극
유기물 전극
은나노선
생체신호 측정
진단기기
생체삽입형 전극
3
주관|
2018년 2월-2021년 2월
|80,000,000
저 왜곡 자기공명영상을 위한 투명 뇌 심부 자극 전극 개발
본 과제는 MRI에서 영상 왜곡을 줄이면서 뇌 심부 전기 자극 및 뇌파 검출이 가능한 투명 DBS electrode를 개발하는 연구임. 연구 목표는 Magnetic susceptibility이 낮은 그래핀 전극과 생체 안정성의 Parylene C 기판을 결합한 전극을 설계·제작하고, 반도체 설계/공정으로 다수의 전극 array를 구현함. 또한 새로운 전극 주입 방식으로 세포 조직 손상을 감소시키고 optic fiber 결합 기반 Optogenetics 융합을 수행함. Phantom brain(agarose gel)에서 자화율별 MRI 영상 왜곡을 비교 평가함. 기대효과는 신경 질환 임상·연구용 원천 기술 확보 및 차세대 신경 전극 양산 초석 마련에 있음.
뇌 심부 자극 전극
투명 전극
신경 전극
그래핀
자기공명영상
뇌 심부 자극술
저 왜곡 의료영상
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
공개2024하이브리드 구조를 갖는 생체 전극 및 이의 제조 방법1020240065081
등록2023PBTTT를 채널물질로 이용하는 유기박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법1020230119699
등록2023DPP-DTT를 채널물질로 이용하는 유기박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법1020230118297
전체 특허

하이브리드 구조를 갖는 생체 전극 및 이의 제조 방법

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240065081

PBTTT를 채널물질로 이용하는 유기박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230119699

DPP-DTT를 채널물질로 이용하는 유기박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230118297
연구실 하이라이트
연구실의 정보를 AI가 요약해서 키워드 중심으로 정리해두었어요
독보적기술
투명 신경전극: 뇌과학 연구의 패러다임을 바꾸다
AI 요약 확인하기
혁신소재
차세대 자가치유 전자피부 기술
AI 요약 확인하기
차세대반도체
플렉서블 뉴로모픽 메모리: 인체 부착형 AI 시스템의 핵심
AI 요약 확인하기
지속가능기술
친환경 생분해성 고성능 전자소자
AI 요약 확인하기
플랫폼기술
생체적합성 고분자(Parylene-C) 기반 융합 플랫폼 기술
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연구자역량
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