소재강국 실현을 위한 FRONTIER. 재료 전문 종합연구기관.

세라믹재료연구본부

바이오닉스재료연구실

실장 윤희숙

연구실 소개

- 인체의 생물학적 구조 및 기능을 모사하여 손상된 생체조직기능을 복원시키기 위한 의료디바이스 구현에 필요한 전주기적 요소기술 개발
- 경조직(뼈·치아) 기능복원용 소재 및 공정 기술 개발
- 생체조직 3차원 형상복원 기술 개발
- 생체조직 생체기능성 복원 기술 개발

055-280-3351

주요 실적

다종 소재용 3D 프린팅 장치 및 다종 소재 3D 프린팅 방법 관련 국외 특허 출원 2건, 국내 특허 등록 1건
경조직 재생용 지지체 및 제조방법 관련 국외 특허 출원 1건, 국내 특허 등록 1건, 국내 특허 출원 1건
촉매구조체 3D프린팅 잉크 조성물 및 제조방법 관련 국외 특허 출원 1건, 국내 특허 출원 1건
2018년도 세계1등기술상 수상 (성과명: 다종 세라믹 적층조형 신기술)
2018년도 출연연 10대 우수 연구성과 선정 (성과명: 다종 세라믹 3D프린팅 전주기 신기술)
2019년 국가연구개발 우수성과 100선 선정 (성과명: 다종 세라믹 3D프린팅 전주기 기술 개발)
2020 ECD Jubilee Global Diversity Award 수 상 (성 과 명: Multi-ceramic additive manufacturing)

주요 연구분야

경조직(뼈 및 치아) 대체 및 재생용 생체세라믹기반 소재 기술
경조직 기능 대체 및 재생용 3차원 세라믹/다종소재 적층조형 기술
세포 및 약물 전달용 소재 및 소재기능 제어기술
다종 소재 적층조형을 통한 생체 복합 기능구현 3차원 형상제어 기술
근육 및 혈관조직 등 연조직 재생용 3차원 세포프린팅 기술

향후 연구계획

  • 세포프린팅소재및세포생존률확보기술/세라믹-세포동시3D프린팅공정기술개발
  • 관류가능혈관형성을위한바이오리액터개발/3차원혈관화설계및유도기술개발
  • 멀티-세라믹 동시 3D프린팅용 소재, 공정 및 후처리기술 개발
  • 멀티소재 동시 3D프린팅 공정제어, 시스템 설계 및 제조기술 개발
  • 다기능성 골이식재 제조 및 물성 제어기술 개발
  • 세라믹3D프린팅기술의 다양한 산업분야 적용을 위한 실용화기술 확보

연구개발 추진실적

광중합형 2종 소재 적층조형기술을 이용한 다기능성 세라믹 구조체 제조기술 개발

[과제 소개]

  • 종래 세라믹 성형공정의 구조제어 한계점 극복, 구조기능성 향상 및 공정 단순화를 통한 제조비용 절감을 실현하기 위한 ‘다종 세라믹 소재 광중합 적층조형용 소재·공정 요소 기술을 확보 및 의료용 2종소재 세라믹부품 제작가능성을 검증함.

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 독일 Fraunhofer IKTS와 ICON사업 (72개 전체 Fraunhofer 연구소에서 보유하고 있지 않은 기술을 가진 기관과 매칭펀드로 진행되는 국제공동연구사업) 수행
  • 세라믹 프린팅 소재 개발 및 프린팅 공정/다종 세라믹 적층조형물의 후처리 공정 확보

이식환경 맞춤형 바이오세라믹 3D프린팅 소재 및 저온 공정기술 개발

[과제 소개]

  • 이식환경 맞춤형 기능성 세라믹 구조체를 저온공정을 통해 기계적물성을 확보할 수 있는 기술/공정 개발을 통해 종래 바이오세라믹 3D프린팅 및 골이식재의 한계점을 극복하고 세계시장을 선도할 의료용 세라믹 3D프린팅 기술의 전략적 핵심 기술을 확보함.

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 바이오세라믹 3D프린팅용 바이오세라믹 기반 유무기 복합 원료소재 개발 및 3D프린터 개발, 동물 실험을 통한 임상적용 가능성 확인을 통한 상용화 가능성 확인
  • 골이식재 제조 공정 유효성 평가 및 pilot 시작품 수요기업 평가로 상용화 가능성 타진

화학/환경 촉매 3차원 자유형상 제어기술 선행연구

[과제 소개]

  • 3D프린팅을 이용한 자유형상제어 세라믹 3차원 구조 촉매 구조체 시작품 제조 및 수소 및 화학제품 생산 반응에서 촉매 평가 기술 개발 가능성을 검증함.

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 3D구조촉매의 자유형상 제어기술 개발을 통해 유체의 흐름, 물질전달, 열전달에 의한 촉매의 효과를 규명하는 새로운 연구 분야임.
  • 촉매소재의 효능을 향상시키기 위한 지지체의 다양한 형상 제어 기술 확보
(좌) 결손모델 형상 맞춤형 바이오세라믹 3D프린팅 구조체 제작 및 전임상 실험
(중) 다종 세라믹 프린팅 기술을 활용한 경사기능구조(FGM) 구현
(우) 형상 제어를 통한 촉매 물질의 반응성 조절 가능성 타진을 위한 세라믹 3D프린팅 구조체 제작