Soft Matter Lab
신소재공학과 나양호
Soft Matter Lab은 연성소재, 생분해성 고분자, 생체 재료, 환경 소재 등 다양한 첨단 신소재의 개발과 응용을 선도하는 연구실입니다. 본 연구실은 자연 유래 고분자 기반의 생분해성 및 생체적합성 의료 접착제, 조직 부착 소재, 세포 공동배양 멤브레인 등 바이오 의료 분야의 혁신적인 소재 개발에 집중하고 있습니다. 이러한 소재들은 인체 조직과의 직접적인 접촉에도 안전하며, 우수한 기계적 특성과 생분해성을 동시에 갖추고 있어 차세대 의료기술의 핵심으로 주목받고 있습니다.
또한, 연구실은 하이드로겔 및 나노복합체를 기반으로 한 환경 및 에너지 소재 개발에도 활발히 참여하고 있습니다. 슈퍼흡수성 고분자(SAP)를 활용한 토양개량제, 오일 흡착제, 인공 해조림 시스템 등은 사막화 방지, 수질 정화, 해양 생태계 복원 등 다양한 환경 문제 해결에 기여하고 있습니다. 특히, 다기능 하이드로겔 기반 토양개량제는 간척지 및 사막화 지역의 녹지화와 홍수 피해 경감에 실질적인 효과를 보이고 있습니다.
연구실은 첨단 분석기술인 표면증강 라만 분광법(SERS)을 활용하여 환경 중의 나노입자 및 미세플라스틱 검출, 해양 생물의 방출 제어 등 환경 안전성 확보에도 힘쓰고 있습니다. 이러한 연구는 정부기관 및 민간기업과의 산학협력 프로젝트를 통해 실용화 단계까지 진행되고 있으며, 지속 가능한 친환경 소재 개발과 탄소중립 실현에 기여하고 있습니다.
더불어, 고강도 폴리아믹폴라이트 하이드로겔을 활용한 3D 프린터 시스템 개발, 나노복합 하이드로겔의 스프레이 코팅 기술 등 스마트 소프트 소재 분야의 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 기술은 맞춤형 조직공학 지지체, 바이오센서, 에너지 저장소자 등 다양한 스마트 디바이스 제작에 적용되고 있으며, 소재의 자가치유 특성과 기능성 향상 연구도 병행되고 있습니다.
Soft Matter Lab은 국내외 특허 등록, 논문 발표, 산학협력 등 다양한 연구 성과를 바탕으로, 차세대 융합소재 연구의 선도적 역할을 수행하고 있습니다. 앞으로도 바이오, 환경, 에너지 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 소재 개발과 실용화에 앞장서며, 인류의 삶의 질 향상과 지속 가능한 미래 사회 구현에 기여할 것입니다.
생체적합성 및 생분해성 고분자 기반 의료 접착제와 조직 부착 소재 개발
본 연구실은 자연 유래 고분자를 기반으로 한 생분해성 및 생체적합성 의료 접착제, 장기 부착 확장 스텐트, 세포 공동배양 멤브레인 등 조직 부착 소재의 개발에 주력하고 있습니다. 이러한 소재들은 인체 조직과 직접 접촉하여 사용되기 때문에, 생체적합성과 생분해성, 그리고 우수한 기계적 특성이 필수적으로 요구됩니다. 연구실에서는 알지네이트, 폴리아크릴산 등 다양한 고분자와 이중 네트워크 구조를 활용하여, 기존의 의료용 접착제보다 높은 접착력과 내구성을 갖는 신소재를 개발하고 있습니다.
특히, 조직 손상 부위의 빠른 회복과 재생을 돕기 위한 의료 접착제는 수술 후 봉합재 대체, 조직 접합, 약물 전달 시스템 등 다양한 의료 분야에 적용될 수 있습니다. 세포 공동배양 멤브레인은 조직 공학 및 재생의학 분야에서 세포 간 상호작용 연구와 인공 조직 개발에 활용되고 있습니다. 이러한 연구는 인체 내에서의 안전성과 효율성을 극대화하기 위해, 소재의 미세구조 제어와 기능성 향상에 중점을 두고 있습니다.
연구실은 국내외 다양한 산학협력 및 융합연구를 통해, 실제 임상 적용이 가능한 의료 소재의 상용화와 기술 이전을 목표로 하고 있습니다. 이를 통해 미래 의료기술의 혁신과 환자 삶의 질 향상에 기여하고자 하며, 관련 특허 및 논문 발표를 통해 연구 성과를 지속적으로 확산시키고 있습니다.
하이드로겔 및 나노복합체 기반 환경·에너지 소재 개발
연구실은 하이드로겔 및 나노복합체를 활용한 환경 및 에너지 소재 개발에도 활발히 참여하고 있습니다. 생분해성 하이드로겔의 고유한 수분 저장 능력과 3차원 네트워크 구조를 이용하여, 토양개량제, 인공 해조림, 사막화 방지, 수질 정화 등 다양한 환경 문제 해결에 기여하고 있습니다. 특히, 나노 시트 클레이를 가교제로 사용한 다기능 하이드로겔은 간척지 및 사막화 지역의 녹지화, 홍수 피해 경감 등 실질적인 환경 개선 효과를 입증하였습니다.
또한, 슈퍼흡수성 고분자(SAP)를 기반으로 한 오일 흡착제, 미세플라스틱 및 나노플라스틱 분석 기술, 콘크리트 구조물 코팅용 나노복합 하이드로겔 등 다양한 응용 분야로 연구를 확장하고 있습니다. 표면증강 라만 분광법(SERS)과 같은 첨단 분석기술을 접목하여, 환경 중의 나노입자 및 미세플라스틱 검출, 해양 생물의 방출 제어 등 환경 안전성 확보에도 기여하고 있습니다.
이러한 연구는 농림축산식품부, 환경부 등 정부기관 및 민간기업과의 협력 프로젝트를 통해 실용화 단계까지 진행되고 있습니다. 연구실은 지속 가능한 친환경 소재 개발과 더불어, 탄소중립 및 이상기후 대응 등 글로벌 환경 이슈 해결을 위한 핵심 기술 확보에 앞장서고 있습니다.
3D 프린팅 및 스마트 소프트 소재 기술
연구실은 고강도 폴리아믹폴라이트 하이드로겔을 활용한 3D 프린터 시스템 개발과, 나노복합 하이드로겔의 스프레이 코팅 기술을 연구하고 있습니다. 하이드로겔은 고유의 유연성과 높은 수분 함유량, 그리고 3차원 네트워크 구조로 인해 차세대 스마트 소재로 각광받고 있습니다. 연구실에서는 이러한 하이드로겔을 3D 프린팅에 적용하여, 맞춤형 조직 공학 지지체, 바이오센서, 에너지 저장소자 등 다양한 스마트 디바이스 제작에 활용하고 있습니다.
특히, 나노복합 하이드로겔의 스프레이 코팅 기술은 콘크리트 구조물의 표면 보호 및 기능성 부여에 적용되어, 내구성 향상과 환경 오염 방지에 기여하고 있습니다. 또한, 하이드로겔의 자가치유 특성과 이온쌍 결합 조절을 통한 접착력 향상 등, 소재의 기능적 고도화 연구도 병행되고 있습니다. 이러한 기술은 의료, 환경, 에너지 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 응용 가능성을 보여주고 있습니다.
연구실은 3D 프린팅 및 스마트 소프트 소재 분야에서 국내외 특허 등록과 논문 발표를 통해 학술적·산업적 가치를 인정받고 있으며, 차세대 융합소재 연구의 선도적 역할을 수행하고 있습니다.
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Development of a tough, self-healing polyampholyte terpolymer hydrogel patch
ACS Appl. Mater. Interfaces., 2021
2
Development of porous fabric-hydrogel composite membranes with enhanced ion permeability for microalgal cultivation in the ocean
J. Appl. P, 1970
3
Nanocomposite hydrogel adhered to concrete material for aquaculture of marin organism
Macromol Res., 2018
1
다기능 하이드로겔 기반 토양개량제의 개발 및 고도화
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다기능 하이드로겔 기반 토양개량제의 개발 및 고도화
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다기능 하이드로겔 기반 토양개량제의 개발 및 고도화(총 연구개발비 1,070,800천원)