부산대학교 초소형기계 및 부품기술혁신센터 지호성 교수 - ‘의학적 난제’ 심혈관계 질환 극복의 해답 찾아 나선 연구자
부산대학교 초소형기계 및 부품기술혁신센터 지호성 교수 - ‘의학적 난제’ 심혈관계 질환 극복의 해답 찾아 나선 연구자
  • 최선영
  • 승인 2017.11.14 13:17
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최근 급부상한 현대인의 사망요인 제1위는 심혈관계 질환(Cardiovascular disease, CVD)과 같은 순환기 질환(Circulatory diseases)이다. 특히 뚜렷한 증상 없이 발병하는 순환기 질환은 전 세계 모든 국가들이 최우선적으로 해결해야 할 의학적 난제로 인식되고 있다. 이에 지호성 교수는 심혈관계 질환의 발생 기전을 규명하고, 병변 부위의 혈관 형상 변화에 따른 혈류역학적 특성을 밝히기 위해 ‘심혈관계 혈류유동의 정량적 분석을 위한 다중 스케일 유동가시화 기법’을 주제로 한 연구를 이어가고 있다.

 

공학과 의학 개념 접목한 심혈관계 질환 연구

“심혈관계 질환은 인체의 생명유지활동에 치명적 영향을 미치는 질환입니다. 이미 임상의학적 시술을 받은 환자라도 심각한 신체적 후유증이 발생할 가능성이 크죠. 이로 인한 사회적‧경제적 파장 역시 매우 심각한 상황입니다.”

심혈관계 질환의 병변 부위는 기하학적으로 급격하게 변화하는 특성을 지닌다. 병변 하류 영역에서 발생하는 이러한 혈액 유동 특성은 단숨에 중증 질환으로 발전시키는 요인이 되기도 한다. 이와 관련해 지호성 교수는 혈관 벽면 근처에서 급격하게 감소하는 혈류 속도와 혈관의 다양한 기하학적 형상, 혈관 벽의 물리적 특성 등의 상호작용에 의해 심혈관계 질환이 발생할 수 있다는 가설을 세웠다. 현재 그가 진행 중인 연구는 해당 가설을 확인하기 위한 연구인 셈이다. 지 교수는 크기가 다양한데다 근육이나 세포 조직에 의해 둘러싸여 있는 혈관 내부를 흐르는 혈액유동을 정량적 유동가시화하기 위해 공학적 연구에서 활용되는 여러 유동가시화 기법을 적용했다고 설명했다. 이번 연구는 임상의학적 정보를 제공할 수 있는 혈류유동의 측정 기법을 구축함으로써 향후 병변의 변화를 예측하기 위한 이론적 토대를 마련한다는 데서 그 의미가 크다.

“이번 연구에서는 임상의학적 관점이 아닌 생체유체역학적 관점에서 접근하고 해석하는 기법을 채택했습니다. 공학적 개념에 의학적 개념을 더한 거죠. 따라서 이번 연구의 성공은 다양한 분야에서의 높은 활용도로 이어지리라 기대합니다.”

지 교수의 이번 연구는 BT(Bio Technology)‧HT(Health Technology) 산업과 관련한 핵심 기초기술로 활용될 것으로 점쳐지며 관심을 집중시키고 있다. 금번 연구 결과는 혈류유동의 충격량에 지배적 영향을 미칠 수 있는 혈관의 가하학적 형상 정보는 환자의 시술 프로토콜 결정의 참고자료로 활용될 수 있으며, 기하학적 형상 변화에 의한 재발률을 감소시키는데도 도움을 줄 수 있다는 전망이다. 지 교수는 실용성 있는 후속연구 및 심화연구를 이어간다면 임상의학 시술 기준 설정에 영향을 미치는 의용생체공학적 기초연구자료를 마련하는 것은 물론 임상의학 진단 기기와 관련한 원천 기술을 확보할 수 있을 것이라는 기대감을 전했다.

 

가정 내 독립 전원 공급할 소형 풍력 발전기 개발

최근 지호성 교수가 진행한 가정용 소형 풍력 발전기 연구는 태양광과 결합한 하이브리드 시스템을 개발하기 위한 국가 연구개발과제의 일환이다. 가정용 풍력 발전기의 연구개발의 초기 모델을 만든다는 목표 하에 시작된 본 연구는 이제 제품의 성능 안정화와 함께 일부 국가에 실험용 모형을 수출하는 단계에 이르렀다.

“100W 하이브리드 풍력 발전 시스템은 풍력 발전과 태양광 발전을 통해 각각 100W를 확보하며 총 200W의 신재생 에너지를 확보하도록 설계했습니다.”

지 교수가 개발한 풍력 발전기는 일반적인 프로펠러나 수직형이 아닌 나선형 블레이드 형태를 띤다. 고대 과학자인 아르키메데스의 수차에서 아이디어를 얻은 나선형 블레이드 형태는 도시의 경관과 잘 어우러지면서도 매우 낮은 수준의 소음을 자랑한다. 해당 연구과제를 함께 수행한 국내 중소기업은 인도에 기술수출 계약을 체결하여 경상기술료를 받고 있으며, 현재 미국의 UL을 획득하기 위한 심사가 진행 중이다.

이번 연구를 통해 개발하고 있는 가정용 풍력 발전기는 100W와 500W, 1.8kW급의 3가지로 나눌 수 있는데, 500W급은 100W급에서 블레이드의 직경을 2배로 확장하는 방식으로 생산된다. 본 연구의 최종 단계라 할 수 있는 1.8kW급 풍력 발전기는 가정용으로 개발했을 때 독립 전원으로 활용 가능한 수준의 기술로 연구 마무리 단계에 접어들었다. 지 교수는 향후 신재생 에너지와 관련한 다양한 연구를 수행하는 한편 지금까지의 연구 성과물들이 실용성을 확보할 수 있도록 꾸준히 발전시켜나가겠다는 다짐을 전했다.

지 교수는 혈관학회, 유동가시화학회, 동맥경화학회, 미국화학학회 등의 회원으로 활동하며 다양한 활동을 지속하고 있다. AWEA(American Wind Energy Association)나 EWEA(European Wind Energy Association) 등에서 개최하는 세계적 풍력학회에도 매년 참석하여 꾸준히 연구 성과를 발표하는 등 다양한 분야 전문가들과 교류하는 모습이다. 나아가 기술보증기금 외부 자문위원, 중소기업진흥원 외부 평가위원 등 전문가로서 다양한 활동을 펼치고 있는 그다.

 

학문적 성과 넘은 실용적 연구로 세상에 도움 줄 것

“현재까지 연구를 통해 지적재산권을 구축해온 ‘적혈구를 추적입자로 활용한 혈류유동의 혈액 유변학적 인자 추정방법’, ‘미세 진단용 세포 분리장치’ 등을 활용한 응용연구를 지속해나가고자 합니다. 특히 이러한 연구들을 실제 삶 속에서 활용 가능한 수준으로 발전시키는 것이 연구자로서 갖고 있는 꿈입니다.”

지호성 교수는 다양한 연구를 통해 학문적 성과를 확보하는 것은 물론 지적재산권과 같은 실용적 성과들을 선보여 왔다. 특히 그가 연구했던 ‘내피세포 배양이 용이한 환자 맞춤형 의료용 스텐트 제조방법’의 경우 3D 프린터를 이용해 스텐트를 제조하는 핵심 기술을 확보하고 있다. 그는 여기에 선행 연구를 접목해 협착성 혈관질환을 지니고 있는 환자의 병변에 최적화된 스텐트를 중재적 시술실에서 제작해 환자에게 이식하는 것을 목표로 관련 연구를 이어가고 있다고 설명했다. 해당 연구를 확장함에 있어 다양한 분야의 전문가들이 힘을 모았다. 그는 해당 연구의 실용화에 성공한다면 중재적 시술용 스텐트 시장에 큰 변화를 가져올 수 있을 것이라 내다봤다. 특히 4세대인 생분해성 고분자 소재를 이용한 스텐트에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다는 점에서 후발주자임에도 충분한 경쟁력을 확보할 수 있으리라는 확신과 함께였다.

“연구자로서 학문적 성과를 확보하는 것도 중요하지만 지적재산권과 같은 실용적 성과를 통해 사회에 도움을 주는 것 역시 연구자로서 느낄 수 있는 큰 보람일 것입니다. 묵묵하고 성실한 연구로 향후 사회에 큰 영향력을 미칠 수 있는 연구들을 선보이겠습니다.”

“You never know how close you are. Never give up on your dream.” 지 교수가 항상 새기고 있는 문구다. 포기하지 않고 최선을 다한다면 그 꿈은 반드시 이루어진다는 이 말처럼 자신의 길을 묵묵히 걸어가는 그의 연구들이 세상에 가져올 커다란 변화가 기다려진다.

주요 이력

동경대학교 시스템 양자공학과 Post Doc

포항공과대학교 책임연구원

부산대학교 초소형기계 및 부품기술혁신센터 연구교수

기술보증기금 외부 자문위원

중소기업진흥원 외부 평가위원 활동

 

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