선인장 가시 형상을 모사해 투입 통증과 피부손상을 줄인 마이크로니들(미세바늘침)을 개발한 성균관대 생체모사팀이 산업통상자원부 '창의적 종합설계 경진대회'서 대상인 국무총리상을 받았다.
창의적 종합설계 경진대회는 산업부가 미래 첨단산업을 선도할 청년 공학도들의 아이디어를 발굴하고 포상하기 위해 개최한 것으로, 시상식은 지난 22일 서울 한강 세빛섬에서 열렸다.
이번 경진대회는 전국 73개 대학의 공학교육혁신센터와 산업부가 함께 개최했으며 산업부가 지원하는 '산학협력형 캡스톤 디자인 교육과정'에 참여하는 705명의 학생이 146개팀이 참여했다.
산업부는 예·본선 심사 및 국민 온라인 투표를 거쳐 선정된 13개 작품에 대해 시상했다. 시상식에는 청년공학도, 공학교육자, 강감찬 산업부 산업정책관, 민병주 한국산업기술진흥원장 등 200여명이 참석했다.
대상을 받은 성균관대 선인장생체모사팀은 개발한 마이크로니들은 기존 제품의 자체 부착력이 낮은 한계점을 극복한 것으로 높은 평가를 받았다.
마이크로니들은 마이크로 사이즈의 바늘이 포함된 경피 패치로 수천 마이크로의 다양한 크기로 피부 내피에 약물을 확산시켜 기존 방법보다 효율적인 약물전달이 가능, 국내외적으로 연구개발이 활발하다.
성균관대팀은 높은 접착력을 가지면서도 쉽게 제거가 가능한 마이크로 니들을 개발한다는 목표를 설정하고 선인장의 미세가시에 주목했다. 즉, 선인장의 역방향 미세가시 구조에서 영감받아 자체적인 고정력으로 외부 진동과 마칠에 견고하게 버틸 수 있는 마이크니들을 제작했다.
성균관대팀은 형상 기억 고분자 폴리우레탄 소재를 사용해 온도에 따라 특성이 변하는 성질과 4D프린팅 기술을 이용해 마이크로 니들의 성능을 개선했다.
침투실험, 표면적 비교, 고정실험 등 각종 실험결과, 표면적은 기존제품 대비 2배이상 넓고 고정능력이 2.5배 개선됐음을 입증했다. 표면적이 넓다는 것은 약물 유효성이 높아졌음을 의미한다. 제거실험에서도 고정성능이 3분의 1수준으로 감소했다.
안정성도 높아 마이크로 니들의 미세가시가 피부에 남는 정도 평가에서 20회 반복삽입에선 전혀 파손이 발생하지 않았다.
성균관대팀은 이 제품의 상용화를 위해선 경제성 확보가 중요하다고 보고, 모듈화를 통해 모듈 한개당 재료비를 630원 선에 맞췄다고 설명했다. 니들의 사이즈를 다양화해 표적기관별 제품을 차별화한 것도 강점이다.
한편 이번 종합설계경진대회에선 대상에 이어 농인을 위한 양방향 실시간 수화번역 인공지능(AI) 모델을 개발한 숭실대학교 상도동주민들팀 등 12개 작품이 산업부 장관상을 수상했다.
산업부 관계자는 "시대와 기술 변화에 맞춰 우리가 직면하는 새로운 문제를 해결하는 능력을 기르는 것이 공학도의 핵심 자질"이라며 "학생들이 창의와 도전정신으로 무장한 엔지니어로 성장할 수 있도록 지원을 아끼지 않겠다"고 말했다.
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