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뉴-페이스

손상된 인체조직 되살리는
의공학자 성균관대학교 신미경 교수

설레는 마음으로 구입한 소설책. 빳빳한 양장 표지를 지나 첫 페이지를 넘기면 이야기의 주인공이 우리를 반깁니다. 세상을 바꿔갈 연구성과 이야기도 마찬가지인데요. NRF웹진 뉴-페이스에서는 최근 괄목할 만한 성과로 떠오르는 과학자, 이제 막 새 이야기를 그려갈 신진 연구자를 만나 연구성과와 일상 이모저모를 들여다봅니다.

우리 주변에는 작은 호기심과 관심에서 출발해 ‘오늘의 나’를 만들어 온 사람들이 많습니다. 이들처럼 어릴 적부터 “아픈 사람들에게 도움이 되는 일을 하고 싶다”라는 생각을 하면서 의공학자의 꿈을 키워온 연구자가 있는데요. 세계 최초 무출혈 주삿바늘 개발 연구에 뛰어든 것을 시작으로 현재는 의료용 고분자 기반 하이드로겔 소재, 신경 봉합 패치 등 재생의학의 새 길을 열어가고 있는 성균관대학교 신미경 교수의 이야기를 만나봅니다.

#Prologue 오! 나의 연구이야기

  • 교수님, 안녕하세요. 자기소개 부탁드립니다! 안녕하세요. 성균관대학교 글로벌바이오메디컬공학과에 재직 중인 신미경 교수입니다. 저는 세부전공으로 바이오메디컬재료 트랙에서 인체 내 이식할 수 있는 재료를 설계하기 위한 화학을 가르치고 있습니다.
  • 성균관대학교 글로벌바이오메디컬공학 전공을 지도하고 계십니다.
    해당 분야가 낯선 웹진 독자들을 위해 교수님께서 지도하고 계신 전공에 대해 소개 부탁드리겠습니다.     ‘바이오메디컬공학’은 사람의 질병을 진단하고 치료하기 위해 사용되는 모든 하드웨어, 소프트웨어, 의료기기, 재료 등을 설계하는 공학을 말합니다. 이를 통해 보건의료기술의 진보를 이루는 것이 큰 비전이라 말씀드릴 수 있는데요. 생물학부터 화학, 전자공학, 기계공학 등 여러 전공들이 융합되는 분야로서, 학문적 범주가 매우 넓다고 말씀드릴 수 있을 것 같습니다. 그중에서도 제가 속해있는 성균관대학교 글로벌바이오메디컬공학과에서는 크게 세 가지 분야(뇌과학, 바이오전자정보, 바이오메디컬재료 분야)를 중심으로 학생들을 교육하고 있습니다.
  • ‘자연모사 생체재료공학 연구실’을 이끌고 계신데요. 연구실 소개 부탁드립니다. 저희 랩(LAB)은 2020년 1월에 설립되어 올해로 벌써 6년 차를 맞이하는 연구실입니다. 주로 조직재생에 도움을 주는, 체내 이식 가능한 다양한 바이오재료를 개발하고 있습니다. 특히 심장, 근육, 뇌, 말초신경과 같은 전기활성을 띠는 조직들의 재생을 위한 신규 물질을 개발하는 것에 중점을 두고 있는데요. 이를 위해 인체 내 오랜 시간 유지될 수 있는 조직접착성을 보유하고, 조직 재생 혹은 효과적인 약물전달이 가능하도록 전기자극을 가할 수 있는 전도성을 보유한 소프트 재료들을 설계하고 있습니다. 나아가 이러한 기능을 재료에 부여하기 위해 자연현상에 존재하는 과학적 원리에서 영감을 얻어 후속연구도 함께 이어가고 있죠. 개발 중인 바이오 신소재들은 그 자체로도 조직재생에 기여할 수 있고, 세포나 약물 전달체로서도 활용될 수 있어 여러 연구실 및 병원과 협업을 통해 융합연구를 수행하고 있습니다.
  • 교통사고, 산업현장 외상 등으로 인해 절단된 신경을 손쉽게 이어 붙일 수 있는 패치형 신소재를 개발하셨습니다. 해당 기술은 기존 신경봉합술과 비교할 때 어떤 장점이 있는지 설명 부탁드리겠습니다. 종래의 신경봉합술은 일반적인 바느질에 의존하고 있습니다. 절단된 신경 양끝을 의료용 수술실을 이용해 이어 붙이죠. 신경재생을 돕기 위해서는 매우 꼼꼼하게 바느질을 해야 하기 때문에 단일신경을 연결하더라도 그 시간이 매우 오래 걸리고, 의료진의 숙련도에 따라 조직 재생정도에 편차가 생길 수도 있는데요. 신경봉합술에 걸리는 시간을 줄이기 위해 저희는 스티커 형태의 신경봉합패치를 개발했습니다. 패치는 겉으로 보기에 투명하고 건조되어 있지만, 신경이 닿으면 해당 부위에 팽윤된 하이드로젤 형태의 끈적이는 물질이 생기면서 그 접착력을 발휘하는데요. 이 패치를 이용하면 단 1분 만에 절단된 신경을 이어 붙일 수 있습니다. 시험 결과, 기존 바느질로 진행되는 신경봉합술과 유사한 정도의 조직재생을 할 수 있음을 확인했는데요. 해당 기술을 의료 현장에서 활용하면 신경봉합술 수술시간을 크게 단축할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
    신미경 교수팀이 개발한 신경봉합패치
    신경봉합술-신경봉합패치 수술시간 및 조직재생 비교
  • 최근에는 생체소재와 전자공학을 융합한 차세대 재활기술 연구에서도 괄목할 만한 성과를 이루셨는데요.
    세계적인 학술지 네이처 프로토콜(Nature Protocols)에 제시하신 ‘페루프 방식의 로봇 재활 시스템 개발 프로토콜’에 대해 소개 부탁드립니다.     해당 연구는 2023년 Nature지에 게재했던 연구결과의 연장선상에 있는 내용으로, 생체적합성이 우수한 히알루론산 고분자의 화학적 개질을 통해 주사가 가능하면서도 접착성, 전도성을 보유한 소프트 하이드로젤을 개발한 성과를 포함하고 있습니다. 이러한 소재들을 최근 각광받는 체내이식용 전자 소자와 융합하여 근육 및 신경에 조직 손상 없이 전기 자극을 가하고, 뿐만 아니라 근손실부의 재생을 증진시킬 수 있도록 체외 장착할 수 있는 로봇과 연결하여 조금 더 빨리 재활을 가능하게 하는 시스템을 개발했는데요. 특히 이식되는 소재 자체도 세포나 약물의 도움 없이 근육재생치료를 효과적으로 도울 수 있음을 확인하는 것이 주된 연구 내용이었습니다. 지난해에는 해당 기술을 다른 연구자들이 보다 자세히 이해할 수 있도록 프로토콜화하여 보고하였고, 성과를 인정받아 네이처 프로토콜(Nature Protocols)에 게재된 바 있습니다.
    페루프 방식의 로봇 재활 시스템 개발 프로토콜
  • ‘2025년 우수과학자포상 통합시상식’에서 ‘젋은과학자상’을 수상하셨습니다. 소감 한 말씀. 젊은과학자상은 일생에 딱 한 번 받을 수 있는 매우 영광스러운 상이라고 생각합니다. 그러기에 꼭 수상하고 싶은 상 중 하나였는데요. 이렇게 수상할 수 있게 되어 너무 기뻤고, 그동안 저희 연구실 학생들과 열심히 연구했던 시간들에 대해 보상을 받는 기분이었습니다. 또 사회에 기여할 수 있는, 특히 환자들에게 실제 적용될 수 있는 의료소재기술을 개발하고자 하는 연구적 동기를 다시 한 번 일깨워준 계기가 되었습니다. 학술적인 가치뿐만 아니라 아직 해결하지 못한 의료현장의 난제들을 해결할 수 있는 기술을 개발하기 위해 노력하겠습니다.

#Journey 연구자로 서기까지

  • 교수님께서는 언제부터 ‘과학(생명공학)’에 관심을 갖게 되셨나요? 과거를 돌이켜보면 고등학교 시절, 생명과학과 화학과목에 유독 흥미를 가졌던 것 같습니다. 특별활동으로 화학부에 소속되어 여러 실험들을 배웠는데요. 가을 축제 때는 설탕물의 밀도 차를 이용해 무지개 탑을 쌓아서 작은 유리관에 넣어 외부에서 오시는 손님들에게 판매하는 일을 맡았었는데, 여러모로 기억에 많이 남는 학창시절 추억 중 하나입니다. 본격적으로 생명공학 연구에 관심을 갖게 된 건 대학에 들어가 전공을 선택할 무렵부터인 것 같은데요. 의료기술에 관심이 가면서 의공학을 전공으로 선택하게 되었는데, 너무 다양한 전공분야를 배우다 보니 당시에는 제가 알고 있는 지식에 깊이가 없는 것 같다는 생각도 했던 것 같아요. 그래서 조금 더 관심 있는 학문 분야가 어디인지를 살펴보고 대학원에 진학을 해야겠다고 결심을 했죠. 2학년 전공수업 중 생체소재 관련 수업에서 ‘생분해성 고분자’ 관련 주제로 발표를 맡게 되었는데, 공부를 하다 보니 체내에 넣을 수 있는 고분자 소재에 대한 내용이 매우 흥미롭더라고요. 그걸 계기로 지금까지 해당 분야를 연구하게 되었습니다.
  • 이야기를 듣다 보니 사뭇 학창시절도 궁금해집니다. 교수님께서는 어떤 학생이었나요? 대학시절에는 하고 싶은 것, 꼭 해야겠다고 생각한 것들이 명확하게 있었어요. 일종의 버킷리스트라고 하면 될까요? 예를 들면 대학 졸업여행으로 유럽에 가보기, 다양한 언어 배워보기, 서양 미술 및 천문학 수업 들어보기 등이 있었습니다. 1학년 때는 동아리 활동을 하며 시간을 보냈고, 2~3학년 때는 전공수업에 조금 더 집중했던 것 같아요. 마지막 4학년 때는 교양수업을 많이 들어서 스페인어, 프랑스어도 배우고 미술 관련 수업도 들으면서 재밌게 보냈습니다. 유럽여행을 가서 수업시간에 배웠던 세계 거장들의 유명한 예술 작품을 관람하고, 또 현지인들에게 전해 들었던 실생활 언어 덕에 더욱 재밌고 알차게 여행을 즐겼던 것 같아요. 물론 지금은 거의 다 잊어버렸지만, 그래도 기본 단어들은 알기도 하고요.(웃음) 전공공부도 열심히 했지만 제 대학시절은 이것저것 경험을 해봤던 시간이었던 것 같습니다. 반대로 대학원 시절에는 정말 연구에만 몰두했던 것 같은데요. 훗날 독립된 연구자가 되기 위한 트레이닝 과정이었기 때문에 다른 것에 신경 쓸 여력이 많이 없었죠. 여러 학창시절 경험과 대학원 시절의 노력이 있었기에 지금의 제가 있는 게 아닐까 생각합니다.
  • 여러 전공 중 생체재료공학 분야에 뛰어들게 된 계기가 있다면요? 전공수업을 들을 때는 생화학이나 분자세포생물학 등 생명과학전공 과목에 더 흥미가 있긴 했어요. 그런데 실험을 통해서 생명현상들에 대한 새로운 발견을 하는 것은 너무 어려운 일인 것 같다는 생각이 들었습니다. 반면 제가 생각한 특성을 지닌 새로운 물질을 개발하는 재료 분야는 너무 재미있는 거예요. 실험의 성공이나 실패 여부를 바로 확인할 수 있다는 점도 좋았고요. 이 두 가지를 같이 접목할 수는 없을까 고민하며 생체재료공학 분야에 대해 알게 되었고, 그러면서 인체 내 적용할 수 있는 재료 연구가 제 주된 관심사로 자리 잡게 되었죠. 질병을 치료하는 데 기여하는 재료 연구라는 점에 굉장히 큰 매력을 느꼈던 것 같습니다.
  • 연구를 진행하다 보면 난제에 부딪혀 어려움을 겪는 경우도 많을 것 같습니다.
    지나온 여러 연구 중 기억에 남는 에피소드 혹은 어려웠던 프로젝트가 있었다면요?     그동안 보고했던 연구는 모두 과정 속에서 한 가지 혹은 그 이상의 어려움이 있었던 것 같습니다. 가장 기억에 남는 건 2023년 Nature 저널에 보고했던 ‘로봇기반 재활에 적용할 수 전도성 히알루론산 하이드로젤’ 관련 연구로, 개발한 재료의 물리적 특성들이 어떤 화학적 원리에서 나온 것인지를 찾아내는 데 많은 생각을 했던 것 같습니다. 주사가 가능한 특성, 전도성, 조직접착성들을 보유한 소재들이 기존에 연구된 것도 많은데, 저희 연구실에서 개발한 신소재의 장점이 무엇인지를 찾아내야 했고, 특히 근육재활치료에 활용할 수 있다는 적용점을 찾는 데 있어서도 많은 시간과 노력을 기울였죠. 모든 과정에서 바이오전자 관련 연구의 전문가이신 연세대학교 손동희 교수님 및 연구실 학생들과 활발한 토론, 융합연구를 통해 좋은 성과를 얻을 수 있었습니다. 저희 연구를 표현하기 위해 그림 수정을 수도 없이 많이 했었고, 밤늦게까지 논문을 수정하는 과정들을 모두 함께 노력하며 이루어낸 결과였고, 그래서인지 논문게재 확정을 받았을 때 유독 굉장히 기뻤던 기억이 납니다.

#Epilogue 연구실을 넘어 교단으로

  • 2019년 성균관대학교 교수로 부임하셨습니다.
    독립된 연구자로서, 또 교육자로서 새 출발하는, 남다른 한 해를 보내셨을 것 같은데요.
    참여 연구자 시절과 비교해 달라진 점 등 교수님께서 느끼신 소회가 궁금합니다.     제가 부임했던 2019년 2학기는 코로나 시대로 접어들기 바로 직전이었습니다. 한 학기 동안 정신없이 수업 준비를 하고 처음으로 학생들을 만나서 강의를 했는데, 그 이후부터 전면 온라인 수업으로 변경이 되었어요. 그래서 한동안 학생들을 직접 만나지 못했고, 온라인 강의 영상으로만 볼 수 있었습니다. 수업이란 학생들과 직접 만나 소통하는 것이 중요한데, 온라인으로 수업을 하다 보니 강의를 하는 느낌이 잘 안 났던 것 같습니다. 더불어 초기에는 연구실 세팅에도 시간을 할애해야 했죠. 당시에는 대학원생이 없었기 때문에 거의 대부분 연구실에서 시간을 보내면서 어디에 무엇을 두어야 하는지 효율적인 실험동선을 짜고, 공간을 배분하는 등 많은 고민을 했었습니다. 덕분에 생각보다 빠르게 대학원생들을 위한 연구공간이 만들어지지 않았나 생각도 듭니다. 참여 연구자일 때는 제가 하고 있는 단일 프로젝트만 집중하면 되었는데, 독립된 연구자가 되고 보니 여러 프로젝트를 관리하고, 이를 위한 행정적인 업무와 경제적인 부분, 연구의 방향성을 함께 생각해야 하다 보니, 훨씬 더 많은 책임감을 느끼게 되는 것 같습니다.
  • 봄기운이 절정에 달한 요즘, 캠퍼스도 학생들의 뜨거운 열기로 가득할 것 같습니다.
    교수님께서는 요즘 어떤 하루를 보내고 계시나요?     확실히 개강을 하면 캠퍼스에 학생들이 많아져서 활기가 생기는 게 느껴집니다. 저는 올 한 해 연구년이라 학생들을 교단에서 만나고 있지는 않지만, 세계 여러 나라의 연구자들을 만날 수 있는 기회들을 찾아다니고 있습니다. 미뤄두었던 논문작성도 하고, 학생들 연구지도에 조금 더 시간을 할애하려고 노력하고 있고요. 국내학회들도 열심히 다니면서 다음을 준비하는 시간을 보내고 있습니다.
  • 교수님께서 생각하시는 ‘나만의 교육철학’이 있다면요? 학생들이 다 다른 성향을 지닌 만큼, 그에 맞는 교육방식이 있다고 봐요. 특히 연구지도에 있어 반드시 고려해야 할 부분 중 하나죠. 그래서 최대한 학생들의 연구과정 이야기를 많이 들어야겠다고 생각해요. 여러 업무를 하다 보면 시간이 부족할 때도 있지만, 초심을 잃지 않고 학생들과 더 많이 소통하려고 노력하고 있어요. 연구를 지도하고 학생들과 소통하는 과정에서 무심코 지나친 새로운 발견은 없는지를 함께 생각하다 보면 또 다른 연구주제가 도출되기도 하니까요.
  • 연구자로서 또 교육자로서, 올 한 해 이루고 싶은 목표 혹은 도전해 보고 싶은 연구가 있다면 무엇인가요? 아무래도 저희 연구실에서는 전도성, 조직접착성 소프트 소재들을 개발하다 보니, 이를 이용하여 치료할 수 있는 질환의 새로운 적용점을 찾아보고 싶습니다. 여전히 해결하지 못한 연구 중 하나는 바느질 없이 혈관을 봉합하는 것인데, 혈관의 고습윤성 환경 때문에 기존 접착재료만으로는 해결하기 어려운 부분이 있어요. 이를 해결할 수 있는 신소재 개발을 해보고 싶습니다. 교육자로서는 매해 같은 마음인데, 새로 입학한 학생들이 연구방향을 잘 찾을 수 있도록 지도하는 일과 기존에 함께 연구해온 학생들의 성과들을 잘 정리하고 논문작성을 지도하는 일을 꼽을 수 있을 것 같습니다.
  • 마지막으로 생명공학에 관심 많은 학생, 후배 연구자들에게 전하고 싶은 메시지가 있으시다면 한 말씀 부탁드리겠습니다. 연구를 함에 있어서 어려움을 겪지 않는 분야는 없습니다. 그중에서도 바이오메디컬공학분야는 생명과학, 화학, 전자공학, 기계공학 등 정말 다양한 학문의 집결체라고 볼 수 있을 만큼 여러 전공자들이 함께 소통하게 되는 연구분야라고 생각해요. 스스로 노력하는 만큼 내 지식을 광범위하게 채우게 되고, 보람되는 기분을 느낄 수 있어요. 힘든 만큼 잘 해결되었을 때 오는 성취감도 크고요. ‘내가 잘할 수 있을까?’라는 불안감보다는 ‘일단 도전해 보자’라는 마음으로 연구에 임했으면 좋겠습니다. 실패를 두려워하지 않다 보면 모든 것이 나에게 기회로 다가옵니다. 또 연구 활동은 혼자 하는 것이 아니라 주변에 먼저 그 길을 걸어왔거나 함께 걷고 있는 많은 선후배, 동기 연구자들과의 소통을 통해 더 값진 결과로 이루어질 수 있음을 기억했으면 좋겠습니다.
About the Interviewee

신미경 교수 (1987년생)

  • 소속

    • 성균관대학교 글로벌바이오메디컬공학과 부교수

  • 학력 및 경력

    • 2011.02 ~ 2016.08 KAIST 나노과학기술대학원 박사
    • 2016.11 ~ 2018.02 KAIST 화학과 연구조교수 (Research Fellow)
    • 2018.03 ~ 2019.08 University of Pennsylvania 생명공학과 박사후 연구원
    • 2019.09 ~ 2023.08 성균관대학교 글로벌바이오메디컬공학과 조교수
    • 2023.09 ~ 성균관대학교 글로벌바이오메디컬공학과 부교수