최홍수 연구실
기계공학과
최홍수
최홍수 연구실은 로봇 및 기계전자공학을 기반으로 마이크로/나노 로봇, MEMS/NEMS, 바이오센서, 인공감각기관 등 첨단 융합기술을 연구하는 선도적 연구실입니다. 연구실의 핵심 목표는 미세 스케일의 로봇과 센서 기술을 활용하여 난치성 질환의 정밀 치료, 신경망 재건, 청각 재활, 차세대 바이오메디컬 디바이스 개발 등 다양한 의료 및 헬스케어 분야에 혁신을 가져오는 것입니다.
연구실은 자기장, 초음파, 전기장 등 다양한 외부 자극을 이용한 마이크로/나노로봇의 정밀 제어 및 표적 약물·세포 전달 기술을 개발하고 있습니다. 이를 위해 3D 프린팅, 레이저 리소그래피, MEMS/NEMS 공정 등 첨단 미세가공 기술을 활용하여 다양한 형태의 마이크로로봇을 제작하고, 인공지능 기반의 제어 알고리즘과 융합하여 복잡한 체내 환경에서도 자율적이고 정밀한 치료가 가능하도록 연구하고 있습니다. 이러한 기술은 암, 혈관질환, 신경계 질환 등 다양한 난치성 질환의 치료에 적용되고 있으며, 실제 동물실험 및 임상 전 단계 연구도 활발히 진행 중입니다.
또한, 연구실은 인공와우, 인공 기저막, 인공 유모세포 등 청각 보조 및 재활을 위한 바이오모사 센서와, 압전·자기·초음파 센서를 이용한 다양한 생체 신호 측정 소자를 개발하고 있습니다. 이러한 소자는 고감도, 고해상도, 저전력 특성을 갖추고 있으며, 동물실험 및 임상시험을 통해 차세대 의료기기 적용 가능성을 검증받고 있습니다. 더불어, 인공 피부, 통증 감지 센서, 촉각 센서 등 다양한 인공감각기관 연구도 활발히 이루어지고 있습니다.
연구실은 자기장 및 초음파 기반의 마이크로로봇 제어 시스템, 강화학습 및 퍼지 제어 등 인공지능 융합 제어 기술, 미세유체 칩 및 나노패턴 표면을 활용한 바이오센서 개발 등 다양한 융합 연구를 통해, 의료·헬스케어·생명과학 분야의 혁신을 선도하고 있습니다. 이러한 연구 성과는 국내외 유수 학술지 논문, 특허, 기술이전, 산학협력, 국제공동연구 등으로 이어지고 있으며, 차세대 바이오메디컬 산업 발전에 크게 기여하고 있습니다.
최홍수 연구실은 앞으로도 마이크로/나노로봇, MEMS/NEMS, 바이오센서, 인공감각기관 등 첨단 융합기술을 바탕으로, 정밀 치료, 재생의학, 신경재활, 스마트 헬스케어 등 다양한 분야에서 혁신적인 연구를 지속할 계획입니다. 이를 통해 환자 맞춤형 치료, 삶의 질 향상, 미래 의료기술의 패러다임 전환에 앞장설 것입니다.
Magnetic Actuation
Microrobots
Artificial Basilar Membrane
마이크로/나노 로봇 기반 정밀 치료 및 약물·세포 전달
최홍수 연구실은 마이크로 및 나노 스케일의 로봇을 활용한 정밀 치료 기술 개발에 중점을 두고 있습니다. 이 연구는 자기장, 초음파 등 외부 자극을 이용하여 마이크로로봇을 체내 특정 부위로 정밀하게 유도하고, 약물이나 세포를 표적 부위에 전달하는 기술을 개발합니다. 특히, 생분해성 소재와 바이오적합성 재료를 적용하여 인체 내에서 안전하게 분해되고, 치료 후 잔여물이 남지 않도록 설계하고 있습니다.
연구실은 다양한 형태의 마이크로로봇(캡슐형, 니들형, 스크류형, 스캐폴드형 등)을 3D 프린팅, 레이저 리소그래피, MEMS/NEMS 공정 등 첨단 미세가공 기술로 제작합니다. 또한, 자기장 제어 시스템과 인공지능 기반 제어 알고리즘을 결합하여 복잡한 혈관 네트워크나 조직 내에서 마이크로로봇의 위치와 자세를 실시간으로 추적·조종할 수 있는 기술을 확보하고 있습니다. 이를 통해 기존의 수술이나 치료법으로 접근이 어려운 부위에도 최소 침습적으로 치료가 가능해집니다.
이러한 기술은 암, 혈관질환, 신경계 질환 등 다양한 난치성 질환의 치료에 적용될 수 있습니다. 실제로 연구실은 줄기세포, 항암제, 항염증제 등 다양한 치료제를 마이크로로봇에 탑재하여 표적 부위에 전달하고, 치료 효과를 극대화하는 실험을 진행하고 있습니다. 미래에는 환자 맞춤형 정밀 치료, 재생의학, 뇌질환 치료 등 의료 현장에서 혁신적인 변화를 이끌 것으로 기대됩니다.
MEMS 기반 바이오센서 및 인공감각기관 개발
연구실은 미세전자기계시스템(MEMS) 기술을 활용한 바이오센서 및 인공감각기관 개발에도 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 대표적으로 인공와우, 인공 기저막, 인공 유모세포 등 청각 보조 및 재활을 위한 바이오모사 센서와, 압전·자기·초음파 센서를 이용한 다양한 생체 신호 측정 소자를 개발하고 있습니다. 이러한 소자는 미세구조 설계와 첨단 소재(AlN, PZT, PMN-PT 등) 적용을 통해 고감도, 고해상도, 저전력 특성을 구현합니다.
특히, 인공 기저막 및 인공 유모세포 연구에서는 실제 인간의 청각기관 구조와 기능을 모사하여, 주파수 분리 및 음향-전기 신호 변환 기능을 갖춘 소자를 개발합니다. 이 소자들은 동물실험 및 임상시험을 통해 청각 재활, 보청기, 인공와우 등 차세대 의료기기 적용 가능성을 검증받고 있습니다. 또한, 압전 기반의 인공 피부, 통증 감지 센서, 촉각 센서 등 다양한 인공감각기관 연구도 활발히 이루어지고 있습니다.
이와 더불어, MEMS 기반 바이오센서는 미세유체 칩, 마이크로어레이, 나노패턴 표면 등과 융합되어, 세포·조직·분자 수준의 생체 신호를 정밀하게 측정·분석할 수 있습니다. 이를 통해 조기 진단, 맞춤형 치료, 신경재활, 웨어러블 헬스케어 등 다양한 바이오메디컬 응용 분야에서 혁신적인 솔루션을 제공하고 있습니다.
자기장 및 초음파 기반 마이크로로봇 제어 시스템과 인공지능 융합
최홍수 연구실은 마이크로로봇의 정밀한 제어를 위해 자기장 및 초음파 기반의 외부 구동 시스템을 개발하고 있습니다. 다축 전자기 코일 시스템, 헬름홀츠 코일, 자기장 맵핑 시스템 등 다양한 자기장 발생 장치를 설계·제작하여, 마이크로로봇의 3차원 위치와 자세를 실시간으로 조종할 수 있습니다. 또한, 초음파 트랜스듀서 어레이를 활용한 세포 자극, 조직 내 위치 추적, 약물 방출 등도 연구의 중요한 축을 이룹니다.
이러한 하드웨어 시스템과 더불어, 연구실은 강화학습, 퍼지 제어, 슬라이딩 모드 제어 등 인공지능 및 제어이론을 접목하여, 복잡한 환경에서도 마이크로로봇의 자율적·적응적 제어를 실현하고 있습니다. 실제로 혈관 네트워크, 뇌 조직, 체내 복잡한 유체 환경 등에서 마이크로로봇이 장애물을 회피하고, 목표 위치에 정확히 도달할 수 있도록 다양한 알고리즘을 개발·실험하고 있습니다.
이러한 융합 기술은 의료 현장에서의 실시간 영상 유도, 원격 수술, 정밀 약물 전달, 세포 치료 등 다양한 응용 분야에 적용될 수 있습니다. 미래에는 가상현실(VR) 기반의 직관적 인터페이스, 자율주행 마이크로로봇, 환자 맞춤형 치료 등으로 확장되어, 차세대 스마트 헬스케어의 핵심 인프라로 자리매김할 것입니다.
1
Localized ultrasonic stimulation using a piezoelectric micromachined ultrasound transducer array for selective neural differentiation of magnetic cell-based robots
Kim, S[Kim, Seonhyoung], Kim, DI[Kim, Dong-in], Yeo, HG[Yeo, Hong Goo], Lee, G[Lee, Gyudong], Kim, JY[Kim, Jin-young], Choi, H[Choi, Hongsoo], Kim, S.[Kim, Seonhyoung], Kim, D.[Kim, Dong-in], Yeo, H. G.[Yeo, Hong Goo], Lee, G.[Lee, Gyudong], Kim, J.-Y.[Kim, Jin-Young], Choi, H.[Choi, Hongsoo]
Microsystems & Nanoengineering, 2025
2
Magnetic Field Control Using an Electromagnetic Actuation System with Combined Air-Core and Metal-Core Coils
Gharamaleki, N. L.[Gharamale, Kim, D.-I.[Kim, DongIn], Lee, G.[Lee, Gyudong], Kim, J.-Y.[Kim, Jin-Young], Choi, H.[Choi, Hongsoo]
Advanced Intelligent Systems, 2025
3
Fabrication and characterization of lead lanthanum zirconate titanate ceramic-based fully transparent piezoelectric loudspeakers for next-generation electronic devices
Lee, Y.[Lee, Younghyeon], Choi, H.[Choi, Hongsoo], Jang, J[Jang, Jongmoon]
Sensors and Actuators A: Physical, 2025
1
(2단계2차)자성 다중-순차 멀티봇 기반 신경망재건 플랫폼 기술 개발
2
(2차)복강 내 다발성 전이암 치료를 위한 자기장 기반 정밀 약물 전달 원천기술 개발 및 국제공동연구 네트워크 구축
3
(3차)정밀 혈관중재시술을 위한 능동 조향 혈전 흡입 카테터 기반 자성 마이크로 의료로봇 시스템 개발