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.

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.

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.