Happy MIB
기계공학과 김동성
재료가공 및 통합 바이오 시스템 연구실(Happy MIB)은 기계공학과 바이오공학의 융합을 기반으로, 첨단 재료 가공 및 성형 기술, 생체모사 인공 조직/장기 개발, 웨어러블 전자소자 및 에너지 하베스팅 등 다양한 분야에서 세계적인 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 전통적인 금속, 고분자, 하이드로젤 등 다양한 재료를 활용하여 2D, 3D, 4D 가공 및 성형 기술을 개발하고, 이를 통해 나노/마이크로 스케일의 정밀한 기능성 구조체를 구현하는 데 주력하고 있습니다.
특히, 나노섬유 멤브레인, 하이드로젤, 복합 구조체 등을 활용하여 조직공학, 신약평가, 질환 모델링을 위한 체외 인공 조직/장기 모델과, 실제 이식이 가능한 체내 조직체 개발에 앞장서고 있습니다. 신장 오가노이드, 심근 패치, 근육 조직체 등 다양한 인체 조직의 미세환경을 모사하는 연구를 통해, 맞춤형 재생의학과 신약 개발의 혁신을 이끌고 있습니다. 또한, 동적 기계자극 시스템, 미세유체 칩 등 첨단 바이오시스템을 접목하여 생체 내외 환경을 정밀하게 재현하고 있습니다.
연구실은 웨어러블 전자소자 및 에너지 하베스팅 분야에서도 두각을 나타내고 있습니다. 신축성과 변형제한 특성을 갖는 나노섬유 강화 극세사, 트리보일렉트릭 나노발전기, 곡면 적응형 마이크로니들 등 다양한 소재 및 구조 설계를 통해, 차세대 스마트 헬스케어, 바이오 신호 측정, 자가 발전 소자 등 미래형 융합기술을 선도하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 임상 및 산업 현장에서 활용 가능한 수준의 신뢰성과 성능을 확보하고 있습니다.
본 연구실은 다수의 국내외 특허, 우수 논문, 산학협력 프로젝트, 정부지원 연구과제 등을 통해 실질적인 산업적 파급효과와 사회적 가치를 창출하고 있습니다. 대량생산이 가능한 공정 개발, 표준화된 플랫폼 구축, 기술이전 및 상용화 연구를 병행함으로써, 미래 바이오 및 정밀공학 분야의 혁신을 주도하고 있습니다.
이처럼 Happy MIB 연구실은 기계공학, 바이오공학, 재료과학, 전자공학 등 다양한 학문 분야의 융합을 바탕으로, 첨단 기능성 구조체와 바이오시스템의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 앞으로도 지속적인 연구개발과 산학협력을 통해, 인류 건강과 삶의 질 향상에 기여하는 글로벌 리더 연구실로 성장해 나갈 것입니다.
Polymer Nanomanufacturing
Electrospinning
Organ-on-Chip
기능성 구조체를 위한 첨단 재료 가공 및 성형 기술
본 연구실은 전통적인 금속, 고분자, 하이드로젤 등 다양한 재료를 기반으로 한 2D, 3D, 4D 가공 및 성형 기술 개발에 주력하고 있습니다. 이러한 기술은 나노 및 마이크로 스케일의 정밀한 패턴, 나노섬유, 초박막, 도관, 3차원 구조 등 다양한 기능성 구조를 구현하는 데 필수적입니다. 특히, 전기방사, 미세사출성형, 핫엠보싱, 나노임프린트 등 다채로운 공정 기술을 융합하여, 기존의 한계를 뛰어넘는 복합 구조체를 제작하고 있습니다.
이러한 가공 기술을 통해 제작된 구조체는 조직공학, 바이오칩, 센서, 에너지 하베스팅 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 예를 들어, 나노섬유 멤브레인과 하이드로젤을 결합한 복합체는 인공 조직/장기 모델, 체외 배리어 모델, 신약평가 플랫폼 등에서 핵심적인 역할을 수행합니다. 또한, 4D 프린팅 기술을 활용하여 외부 자극에 반응하는 스마트 구조체 개발에도 앞장서고 있습니다.
연구실은 이러한 첨단 재료 가공 및 성형 기술의 산업적 확장성에도 주목하고 있습니다. 대량생산이 가능한 공정 개발, 표준화된 플랫폼 구축, 그리고 실제 임상 및 산업 현장에 적용할 수 있는 신뢰성 높은 제품화 연구를 병행함으로써, 미래 바이오 및 정밀공학 분야의 혁신을 선도하고 있습니다.
생체모사 인공 조직/장기 및 체외·체내 조직체 개발
본 연구실은 기능성 구조를 가진 재료를 활용하여 생체모사 인공 조직 및 장기 모델을 개발하는 데 집중하고 있습니다. 대표적으로, 나노섬유 멤브레인과 하이드로젤을 기반으로 한 혈관, 장, 신장, 혈액-뇌 장벽(BBB) 등 다양한 인체 조직의 미세환경을 모사하는 체외 모델을 구축하고 있습니다. 이러한 인공 조직/장기 모델은 조직공학, 신약평가, 질환 모델링 등에서 필수적인 플랫폼으로 활용됩니다.
특히, 신장 오가노이드, 심근 패치, 근육 조직체 등 체내 이식이 가능한 조직체 개발에도 앞장서고 있습니다. 3D 나노섬유 멤브레인과 마이크로웰 어레이를 이용한 세포 응집체 배양, 줄기세포 분화 유도, 조직 재생 등 다양한 바이오 융합 기술을 접목하여, 실제 임상 적용이 가능한 조직체를 구현하고 있습니다. 또한, 동적 기계자극 시스템, 유동 기반 미세유체 칩 등 첨단 바이오시스템을 활용하여 생체 내외 환경을 정밀하게 재현하고 있습니다.
이러한 연구는 신약 개발의 효율성 향상, 맞춤형 재생의학, 질환 메커니즘 규명 등 다양한 사회적·의학적 요구에 부응하고 있습니다. 더불어, 관련 특허와 기술이전, 산학협력 프로젝트를 통해 실질적인 산업적 파급효과도 창출하고 있습니다.
웨어러블 전자소자 및 에너지 하베스팅용 나노/마이크로 구조체
연구실은 나노섬유 및 마이크로 구조체를 기반으로 한 웨어러블 전자소자와 에너지 하베스팅 기술에도 활발히 연구를 진행하고 있습니다. 신축성과 변형제한 특성을 갖는 생체모사 나노섬유 강화 극세사, 스트레인-엔지니어드 구조체, 트리보일렉트릭 나노발전기 등 다양한 소재 및 구조 설계가 이루어지고 있습니다. 이러한 기술은 웨어러블 센서, 바이오 신호 측정, 자가 발전 소자 등 차세대 스마트 헬스케어 및 IoT 분야에 적용되고 있습니다.
특히, 생체 신호 측정을 위한 다채널 금속바늘 어레이 전극, 곡면 적응형 마이크로니들, 접촉 마찰대전 기반 에너지 수확 장치 등은 실제 임상 및 산업 현장에서 활용 가능한 수준의 신뢰성과 성능을 확보하고 있습니다. 또한, 액체 마찰전기, 나노임프린트, 전기방사 등 다양한 공정 기술을 융합하여, 대량생산과 상용화가 가능한 플랫폼 개발에도 주력하고 있습니다.
이러한 연구는 미래형 웨어러블 디바이스, 에너지 자립형 센서 네트워크, 스마트 의료기기 등 다양한 응용 분야에서 혁신적인 솔루션을 제공하고 있습니다. 연구실은 관련 특허와 기술이전, 산학협력 등을 통해 실질적인 사회적·경제적 가치를 창출하고 있습니다.
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Ready-to-Use Nanofiber Membrane-Integrated Organ-on-a-Chip via Cryopreservation of Cell-Loaded Microfluidic Chip
Dohui Kim, Soojin Yi, Byeong-ung Park, Seong Jin Lee, Jeongmin Lee, Dong Sung Kim, Hong Kyun Kim
ACS Macro Letters, 2025
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Light-Blocking Nanofiber Membranes Facilitating Physiologically Relevant In Situ Transmigration Assay
Dohui Kim, Soojin Yi, Byeong-ung Park, Seongsu Eom, Sinsung Kang, Dong Sung Kim, Hong Kyun Kim
ACS Biomaterials Science & Engineering, 2025
3
Fibrillar String for Wearable Sensor Applications
Junho Park, Adeela Hanif, Dong Sung Kim, Unyong Jeong
Korean Journal of Chemical Engineering, 2025
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연성소재 형상적응형 구조 성형/형상복원력 강화 기술 기반 생체동질적 4D
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3D 나노/마이크로 세포 프린팅 기반 멀티스케일 생체모방 인공 혈관 및
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메타 소프트오간모듈 제작 기술 및 모듈 어셈블리 로봇 시스템 개발
