우리나라도 심각한 상황이지만 전 세계는 지금 인구 고령화가 급속도로 진행되고 있다. 그렇기 때문에 실버산업 중에서도 의료 산업은 고령화 속도에 따라 발전해야 할 주요 산업으로 부각되고 있다. 이곳 전남대학교 기계시스템공학부 지능시스템 설계 및 제어연구실 (연구책임자 오일권 교수, 이하 연구팀)에서는 지능형 의료기기를 미래 핵심 산업으로 발전시키고자 현 시대에 맞춰 생체의료용 능동형 디바이스개발이라는 주제로 지난 2008년 교육과학기술부 국가지정연구사업(NRL)에 선정돼 이 분야 발전에 박차를 가하고 있다.

▲ 전남대학교 기계기스템공학부에서 교수로 재직하며 연구논문과 특허등록 실적으로 우수연구교수상을 수상했으며 세계 유명 인명사전에 등재됨으로써 학문적 업적을 국내뿐만 아니라 국외에서도 인정받고 있는 오일권 교수.

이곳에서 연구하고 있는 주요 내용들을 살펴보면 인공근육형 고분자 작동기를 이용한 지능형 생체의료 장비 개발이 눈에 띈다. 생체모방성과 생체적합성을 갖는 전기반응 고분자 작동기를 기반으로 자체치유와 임플란트 기능성을 부여해 인간의 심장처럼 장시간 작동해도 성능저하가 거의 없는 신개념의 고분자 작동기를 개발하는 것은 물론, 임플란트형의 초소형 자극기, 임의방향 제어가 가능한 능동형 카데터, 능동형 스탠드 그리고 혈유용 초소형 펌프와 같은 지능형 생체 의료장비들을 개발하고 있다.

인공근육형 고분자 작동기 개발
오 교수는 친환경적이며 값이 저렴한 PSMI-PVDF 이온교환막을 이용해 DC 전압 하에 초기 상태로 되돌아오는 straightening back 현상 없이 5mm 이상의 큰 굽힘 성능을 갖는 인공근육형 작동기를 세계 최초로 개발해 지난 2008년 Advanced Functional Materials에 게재했다. 그 외에도 친환경적인 탄화수소계 고분자이며 강성 제어가 가능한 SSEBS 기반 작동기를 개발했고 높은 술폰화도로 인한 친수성 특징의 SPEEK를 낮은 기계적 물성과 소수성 특성을 지닌 PVDF를 블렌딩해 막의 강성과 술폰화도를 제어할 수 있는 작동기를 개발했다. 또한 실제 능동형 생체의료 기기용 센서 및 작동기용으로 높은 기계적 인장강성, 이온교환성, 결정화도 그리고 박막가공성 등의 장점을 지닌 박테리아 셀룰로오스를 이용해 전기 반응 바이오 고분자 작동기를 개발하고 있다.

향후 생체 모방형 로봇 개발
특히 인공근육을 이용한 생체의료용 디바이스 연구 외에도 최근에 ‘해파리로봇’이라는 생체모방형 로봇을 개발해 큰 주목을 받고 있다. 이 로봇은 지능재료관련 국제저널에 논문으로도 발표된 바 있으며 각종 매스컴과 과학기술 뉴스사이트인 physorg.com의 1면에 소개되기도 하는 등 과학계에서 이 로봇에 대한 큰 관심을 보였다. 이 연구결과가 특히 주목을 받았던 이유는 전기적 반응성을 갖는 인공근육을 사용해 살아있는 해파리의 독특한 움직임과 곡선 모양을 재연한 로봇을 개발했기 때문이다. 해파리의 실제 움직임을 빠른 작동과 느린 회복 과정을 갖는 독특한 주기적인 전기 신호로 재생했으며 공진현상을 이용해 낮은 소비전력으로 큰 부양력을 얻을 수 있는 효율적인 움직임도 구현해 냈다. 연구팀은 이러한 기술을 활용해 오락용 생체모방형 로봇, 마이크로ㆍ나노 로봇, 생체의학용 로봇에 응용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 오일권 교수는 “향후 자가동력, 인공근육, 다양한 센서, 자율항법시스템이 통합된 생체 모방형 로봇을 개발할 계획”이라 밝혔다.

세계 유수 대학과의 공동 진행 등으로 국가 위상 드높여
오일권 교수는 지난 1997년 KAIST 박사학위과정 중 기계계열교수회에서 석사학위논문으로 우수상을 수상했고 2001년 8월부터 2004년 2월까지는 LG전자연구소에서 시스템공조기의 제어 및 진동소음 관련 업무로 2002년 TL2005 금상을 받으며 기술적인 부분에서 인정받는 인재로 주목받고 있는 인물이다. 또한 2004년 2월부터 전남대학교 기계기스템공학부에서 교수로 재직하며 연구논문과 특허등록 실적으로 우수연구교수상을 수상했으며 세계 유명 인명사전에 등재됨으로써 학문적 업적을 국내뿐만 아니라 국외에서도 인정받고 있다. 최근에는 국제경쟁력 강화를 위해 해외 선도연구그룹과 네트워킹을 통해 기능성 고분자 재료, 작동기 제작, 전기-기계적 성능평가, 고분자 작동기 기반의 바이어-메디칼 디바이스 제작 그리고 바이오 로봇 등의 응용까지 광범위하게 연구를 진행하고 있다. 특히 지난 2007년에는 방문학자로서 미국의 스탠포드 대학에서 인연을 맺은 Fu-Kuo Chang 교수와는 초음파 광섬유 센서와 구조물 안전진단에 관한 공동연구를 진행하고 있으며, 인공근육 관련분야의 세계적인 석학인 네바다 대학의 Kwang J. Kim 교수, 일본 AIST의 Asaka 박사와 액츄에이터와 관련한 연구교류를 진행하고 있다. 이 밖에도 텍사스 대학(달라스)의 Ray Baughman 교수와 그래핀 기반 작동기 공동연구 그리고 그래핀 나노복합체 연구의 선두 그룹인 홍콩과기대의 Jang-Kyo Kim 교수와 자문을 통한 공동연구, 중국 과학원의 XinXin Li 교수와 그래핀 나노-바이오 센서와 작동기의 연구를 진행하고 있다. 현재 오 교수가 이끄는 지능시스템 설계 및 제어연구실에는 연구교수 및 박사후과정 6명, 박사과정생 4명, 석사과정생 5명, 연구원 4명 등 총 20명의 우수 인력이 참가해 오 교수의 연구에 힘을 실어주고 있다. 특히 이들은 관련분야의 학문적 진보, 국가 경쟁력 제고, 인간의 삶의 질을 보다 향상시키면서 국가 위상을 드높이는 데 큰 역할을 하고 있다.

“고령화 외에도 서구화된 식생활 습관에 의해 특히 심혈관계 질환은 매우 중요한 의료기기 산업을 형성할 것”이라 이야기하는 오일권 교수는 그에 따른 꾸준한 연구와 논문발표 등으로 국내 의료 산업에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.  국가지정연구실사업, 세계적수준의연구중심대학사업, 소재원천기술사업, 지역혁신인력양성사업 등 앞으로 전남대학교가 나아가야 할 길은 멀고 험하지만 우수한 인재들로 똘똘 뭉친 이곳 전남대학교에서 국가 발전의 큰 재목이 등장할 날이 멀지 않았음을 느낄 수 있었다. NM