장용우 연구실
전기생체공학부/생체공학전공 장용우
장용우 연구실은 의공학과 나노기술, 신경과학, 바이오센서 분야를 융합하여 차세대 의료기기 및 진단·치료 기술을 개발하는 데 앞장서고 있습니다. 연구실의 주요 연구 방향은 첨단 나노소재를 활용한 섬유형 바이오센서, 이식형 에너지 저장 시스템, 전자코 및 후각 신경 자극 기술 등으로, 다양한 생체 신호의 실시간 감지와 맞춤형 치료를 실현하는 데 중점을 두고 있습니다.
특히, 탄소나노튜브 얀(CNT yarn) 기반의 전극 및 센서 기술은 이식형 의료기기와 웨어러블 헬스케어 시스템에 최적화되어 있습니다. 이 기술은 생체 내 환경에서의 안정성, 높은 민감도, 에너지 하베스팅 및 저장 기능을 동시에 구현할 수 있어, 실시간 생체 신호 모니터링과 에너지 공급을 위한 핵심 솔루션으로 주목받고 있습니다. 또한, ROS 센서, 슈퍼커패시터, 멀티이온 센서 등 다양한 응용 기술을 통해 질병 진단, 건강 모니터링, 스마트 텍스타일 등으로의 확장성을 보여주고 있습니다.
연구실은 인간의 후각 시스템을 모방한 전자코와 후각 신경 자극 기술을 융합하여, 감염 모니터링, 치매 조기 진단, 신경재활 등 다양한 임상 응용 분야에서 혁신적인 성과를 내고 있습니다. 전자코 시스템은 VOC 기반 질병 바이오마커 탐지, 신생아 감염 모니터링, 니코틴 정량화 등 다양한 현장 진단에 활용되고 있으며, 비접촉식 신경 자극 장치와 웨어러블 디바이스는 신경계 질환의 진단과 치료에 새로운 가능성을 제시하고 있습니다.
이와 함께, 연구실은 바이오 플라즈마 기술을 활용한 전자 데오드란트, 고함수량 하이드로겔 섬유, 인공근육, 바이오인스파이어드 소재 등 다양한 바이오메디컬 소재 및 디바이스 개발에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 이러한 연구는 의료기기, 헬스케어, 재생의학, 스마트 의류 등 다양한 산업 분야로의 기술 이전과 상용화로 이어지고 있습니다.
장용우 연구실은 다학제적 융합 연구를 통해, 미래 의료기술의 패러다임을 선도하고 있습니다. 다양한 특허, 논문, 산학협력 프로젝트, 국내외 학술대회 발표 등을 통해 연구성과를 널리 알리고 있으며, 환자 맞춤형 정밀의료와 스마트 헬스케어 실현을 위한 혁신적인 연구를 지속적으로 추진하고 있습니다.
섬유형 바이오센서 및 에너지 저장 시스템 개발
장용우 연구실은 탄소나노튜브 얀(CNT yarn)과 같은 첨단 나노소재를 활용하여 섬유형 바이오센서 및 에너지 저장 시스템을 개발하는 데 주력하고 있습니다. 이러한 연구는 이식형 의료기기, 웨어러블 디바이스, 전자피부 등 다양한 바이오메디컬 응용 분야에서 핵심적인 역할을 합니다. 특히, CNT 기반의 전극은 뛰어난 전기적 특성과 기계적 유연성을 바탕으로 생체 내 환경에서도 안정적으로 동작할 수 있어, 실시간 생체 신호 감지 및 에너지 저장에 적합합니다.
연구실에서는 ROS(활성산소종) 센서와 슈퍼커패시터가 결합된 이중 기능성 디바이스, 폴리도파민-탄소나노튜브 복합체를 이용한 항바이오파울링(anti-biofouling) 슈퍼커패시터, 그리고 다양한 이온을 선택적으로 감지할 수 있는 멀티플렉스 이온 센서 등 혁신적인 기술을 선보이고 있습니다. 이들 기술은 혈액, 타액, 생체유체 등 다양한 환경에서의 생체 신호 모니터링과 에너지 공급을 동시에 실현할 수 있도록 설계되었습니다. 또한, 전극의 표면 개질 및 하이드로겔 코팅 등으로 생체적합성과 내구성을 극대화하여, 장기간 이식 환경에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있습니다.
이러한 연구는 차세대 이식형 의료기기, 웨어러블 헬스케어 시스템, 스마트 텍스타일 등 다양한 분야로의 확장 가능성을 보여주고 있습니다. 실제로, 연구실의 기술은 실시간 생체 신호 감지, 에너지 하베스팅 및 저장, 질병 진단 및 모니터링 등 다양한 의료 및 헬스케어 응용에 적용되고 있으며, 관련 특허 및 논문을 통해 그 우수성이 입증되고 있습니다.
전자코 및 후각 신경 자극 기반 진단·치료 기술
장용우 연구실은 인간의 후각 시스템을 모방한 전자코(electronic nose)와 후각 신경 자극 기술을 융합하여, 질병 진단 및 신경재활 분야에서 혁신적인 솔루션을 제시하고 있습니다. 전자코 시스템은 다양한 가스 센서와 바이오센서를 결합하여, 체취, 호흡, 소변, 대변 등에서 발생하는 휘발성 유기화합물(VOC)을 정밀하게 감지하고, 이를 기반으로 질병 특이적 바이오마커를 탐지할 수 있습니다. 특히, 신생아 인큐베이터 내 감염 모니터링, 실시간 니코틴 검출, 감염균 탐지 등 다양한 임상 현장에 적용 가능한 전자코 모듈을 개발하고 있습니다.
또한, 연구실은 비접촉식 40Hz 후각망울 자극 스마트 안경, 전자기파 기반 후각 신경 자극 장치 등 신경 자극 기술을 활용하여 치매, 후각 기능 손상 등 신경계 질환의 진단 및 치료에 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 이 기술들은 웨어러블 디바이스와 결합되어, 비침습적이고 실시간으로 신경 신호를 측정하거나 자극함으로써, 환자의 상태를 정밀하게 모니터링하고 맞춤형 치료를 가능하게 합니다. 특히, 머신러닝 및 딥러닝 기반의 신호 분석 알고리즘을 접목하여, 후각 반응의 디지털 표현형을 추출하고, 조기 치매 진단 등 정밀의료 분야로의 확장도 활발히 이루어지고 있습니다.
이러한 연구는 전통적인 진단·치료 방법의 한계를 극복하고, 환자 맞춤형 정밀의료, 스마트 헬스케어, 신경재활 등 다양한 분야에서 새로운 가치를 창출하고 있습니다. 실제로, 관련 특허와 사업화 프로젝트를 통해 기술의 실용화와 상용화가 적극적으로 추진되고 있으며, 국내외 학술대회 및 산업계에서도 높은 관심을 받고 있습니다.
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Dual-functional carbon nanotube yarn supercapacitor for real-time reactive oxygen species monitoring and sustainable energy supply in implantable device
장용우
JOURNAL OF POWER SOURCES, 2024
2
Pathophysiological Roles of Ion Channels in Epidermal Cells, Immune Cells, and Sensory Neurons in Psoriasis
장용우
INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES, 2024
3
Wearable Multi-Plied Potentiometric Sensor based on Carbon Nanotube Yarn for Electronic Tongue
장용우
ADVANCED MATERIALS TECHNOLOGIES, 2024
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질병 특이적 소변 냄새 반응 비접촉식 비색 검사 용기 개발
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바이오 플라즈마 기술을 활용한 전자 데오드란트 기기 개발 및 효과검증