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바이오헬스케어학과 개요

바이오헬스케어학은 인체 및 생명현상을 이해하고, 이를 공학적 지식과 AI·데이터 분석 기술로 응용하여 의료와 복지를 향상시키는 융합 학문입니다. 인류는 오래전부터 의학과 공학의 결합을 통해 건강과 생명을 지키는 기술을 발전시켜 왔습니다.

특히 21세기 들어 인공지능(AI), 빅데이터, 나노기술, 재료공학, 전기전자공학의 혁신과 함께 의공학·바이오헬스케어 분야는 새로운 패러다임 속에서 급속히 성장하고 있습니다.

이 학문은 질병의 예방, 진단, 치료에 필요한 첨단 의료기기, 인공장기, 생체 신호 계측·분석 시스템을 개발하는 실용 학문으로, AI 기반 분석과 예측 기술을 통해 미래 고부가가치 산업을 창출하고 국민 보건과 삶의 질 향상에 직접적으로 기여합니다.

바이오헬스케어학과는 이러한 시대적 요구에 맞추어 설립되어, 생체계측 및 센서, 의료정보, 나노바이오기술, 뇌신경공학 등 다양한 연구 분야를 아우르고 있습니다. 이를 통해 학생들은 의학적 이해와 공학적 설계, 그리고 AI 활용 능력을 겸비한 전문성을 습득하고, 미래 의료기술 혁신을 주도할 인재로 성장합니다.

BE

Biomedical Engineering

의생명공학

Bio-Healthcare

바이오헬스케어

AI

Artificial Intelligence

인공지능

NT

Nano Technology

나노기술

바이오헬스케어학과 교육 목표

1. 융합형 전문 인재 양성

BE, NT, AI·IT 등 첨단 융합기술과 의학·생명과학적 이해를 겸비하여, 바이오헬스케어 분야의 새로운 패러다임을 선도할 융합형 전문 기술인을 양성함

2. 창의적 연구 및 실용 역량 강화

생체신호 분석, 의료영상, 바이오전자 및 나노바이오기술을 비롯해 의료 빅데이터와 AI 기반 분석 등 핵심 분야의 이론과 실무를 바탕으로, 다양한 학제 간 협업과 창의적 연구를 수행할 수 있는 실용적 전문가를 양성함

3. 글로벌 헬스케어 리더 육성

임상의학의 실제적 요구를 반영하고, 세계적 수준의 신기술·AI 의료기기 개발을 주도하여, 글로벌 바이오헬스케어 산업을 선도할 미래 리더를 배출함

바이오헬스케어학과 연구분야

바이오전자 (Bioelectronics)

바이오전자는 생명과학과 전자공학의 융합을 기반으로, 생체신호의 정밀 계측 및 분석, 그리고 이를 활용한 차세대 헬스케어 전자소자 개발을 목표로 하는 학제적 연구 분야입니다. 특히 최근에는 플렉서블·웨어러블 전자소자와 같은 차세대 플랫폼을 중심으로, 인체와의 친화적 인터페이스를 구현하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 바이오전자 연구는 미래 헬스케어 산업의 핵심 기술로서, 삶의 질 향상, 예방·진단·치료 기술 혁신, 그리고 글로벌 의료산업 경쟁력 강화에 직접 기여하는 것을 목표로 합니다.

·플렉서블·웨어러블 전자소자: 피부 부착형 초박막 센서, 자가발전형 압전소자, 체온·압력·호흡 측정용 멀티센서 개발
·생체신호 계측 및 분석: 심전도(ECG), 근전도(EMG), 뇌파(EEG) 등 다양한 생체신호의 고정밀 측정 및 AI 기반 신호처리 알고리즘 연구
·의료·헬스케어 응용: 마취심도 평가, 재활 모니터링, 정신·인지 기능 분석 등 임상 및 헬스케어 현장에 적용 가능한 전자시스템 개발
·인체 모사 전자 시스템: 인간의 감각·생리 기능을 모방한 지능형 전자소자 및 인터페이스 기술 연구

뇌신경공학 (Neural Engineering)

뇌신경공학은 신경계의 기능과 행동을 이해하고 조절하기 위해 신경과학과 공학기술을 융합하는 학제적 연구 분야입니다. 뇌와 신경계를 정밀하게 탐구할 수 있는 새로운 방법론을 제공하며, 이를 통해 신경계 인터페이스 기술, 인공 신경소자, 뇌 기능 증진 기술 등 다양한 응용을 가능하게 합니다. 뇌신경공학은 신경정신질환의 진단·치료, 인간 기능 향상, 삶의 질 개선, 나아가 엔터테인먼트 산업까지 폭넓게 기여할 수 있는 미래 핵심 기술 분야입니다.

·신경 인터페이스 및 신경칩 개발: 뇌-기계 인터페이스(BMI), 인공신경칩, 전자-신경 인터페이스 기술 연구
·신경 정보처리 및 모델링: AI 기반 신경 신호 분석, 컴퓨터 기반 뇌 모델링 및 시뮬레이션
·신경 조직공학 및 인지공학: 신경 재생 및 회복을 위한 조직공학, 인지 기능 향상 및 제어 연구
·바이오로보틱스 응용: 신경제어 기반 로보틱스, 인간-로봇 상호작용 기술 개발

바이오나노공학 (BioNano System)

바이오나노/마이크로시스템은 생체 물질과 구조의 기계적 특성 및 동작 원리를 규명하고 정량화하며, 이를 바탕으로 제어·조작·모사 기술을 개발하는 융합 연구 분야입니다. 특히 극미세 스케일에서 생명현상을 이해하고 이를 공학적으로 구현함으로써, 고기능 핵심 소재, 생체 처리·조작 소자, 바이오 기전복합 시스템을 창출하는 것을 목표로 합니다. 이 분야는 차세대 극미세 바이오계측 및 나노바이오 소자 기술을 기반으로, 첨단 의료 및 바이오산업 발전에 기여할 수 있는 중요한 응용 잠재력을 지니고 있습니다.

·극미세 바이오 센서 및 액추에이터: 생체 신호 및 미세 환경을 정밀하게 측정·제어할 수 있는 나노·마이크로 센서와 구동기 개발
·나노바이오 소자 및 시스템: 생체분자·세포 수준에서 동작하는 나노바이오 소자 및 기능성 바이오 MEMS/NEMS 설계
·소재 및 제조공정 기술: 바이오 호환성 소재 개발, 극미세 가공 및 집적 제조공정 연구
·시험·측정 및 응용개발: 극미세 생체 현상의 공학적 모델링과 실험적 검증, 헬스케어 및 의료진단 응용

시스템생물학 (Systems Biology)

시스템생물학은 생명체를 하나의 동역학적 시스템으로 간주하고, 생명현상을 지배하는 시스템 차원의 동작 원리를 규명하기 위해 수학적 모델링, 컴퓨터 시뮬레이션, 생물학 실험을 융합하는 학제적 연구 분야입니다. 특히 유전자 정보(DNA, RNA, 단백질 등)와 그 발현에 따른 생명 기능을 정량적·통합적 관점에서 분석하여, 질병 이해, 약물 반응 예측, 맞춤형 치료 전략 수립 등에 기여합니다.

·유전체·전사체 분석: DNA/RNA 염기서열 데이터의 패턴 분석 및 유전자 발현 조절 메커니즘 규명
·생물정보학 알고리즘 개발: 머신러닝·딥러닝 기반 대규모 생명정보 분석을 위한 데이터 구조, 소프트웨어, 예측 모델 개발
·시스템 수준 모델링 및 시뮬레이션: 세포·조직·생명체 수준의 동역학적 네트워크 모델 구축과 시뮬레이션 기반 기능 예측
·응용 연구: 특정 기능 발현 예측을 통한 신약 후보물질 탐색, 맞춤형 약물 반응 분석, 질병 메커니즘 규명

인공지능 신약개발 (AI-driven Drug Development)

인공지능(AI)를 이용한 신약개발은 타깃 발굴부터 임상시험 설계까지 전주기에 걸쳐 통합되는 방향으로 발전하고 있는 연구 분야입니다.

·초기 단계 (타깃, 구조, 히트 발굴): 알파폴더 계열 단백질 구조 예측과 딥러닝 기반 docking/virtual screening으로 수십억 수준의 chemical space에서 in silico Hit를 빠르게 걸러내는 흐름으로 발전하고 있습니다.
·리드 최적화와 ADMET 독성 예측: 그래프 신경망, ChemBERTa 등 분자 표현 학습 모델로 물성, ADMET, off-target 독성을 예측하고 있습니다.
·전임상 및 임상 단계에서 AI 활용: 전임상에서 이미징 데이터를 통합해 시전을 추론하고 바이오마커 발굴 및 독성 시그널 조기 탐지로 응용되고 있으며, 임상에서 환자 코호트 선정, 적응증 확대, 시뮬레이션 기반 프로토콜 최적화 및 real-world data를 활용한 외부 대조군 구성 등 'clinical trial AI' 분야가 빠르게 성장하고 있습니다.

혈관신생 기반 의약 (Angiogenesis-based Medicine)

인체의 혈관 신생 조절 기능을 회복함으로써 질병을 치료 및 예방하려는 폭넓은 접근법입니다. 혈관 신생을 억제하거나 반대로 촉진하는 새로운 치료법을 이용하여 암 환자의 생존을 연장하고, 당뇨성 족부염으로 인한 다리 절단을 예방하고, 시력 상실을 되돌리고, 전반적인 건강을 향상시키고 있습니다.

·종양 혈관생성 억제제: 악성 종양은 혈관신생 성장인자를 분비하여 종양 속으로 혈관이 자라 들어오도록 자극하고, 항혈관신생 치료의 핵심 기전은 새로운 혈관 형성 과정을 방해하여 종양으로 가는 혈류를 차단함으로써 종양을 굶겨 죽이는 것입니다.
·항혈관신생 항암제: 현재 혈관신생을 차단하는 새로운 계열의 항암제들이 대장암, 신장암, 폐암, 유방암, 간암, 뇌종양, 난소암, 갑상선암 뿐 아니라 다발골수종, 골 및 위장관 기질종양(GIST), 육종 등에서 승인되어 사용되고 있습니다.
·치료적 혈관신생 치료: 혈관신생이 부족한 부위에서 새로운 혈관 생성을 촉진하는 접근으로, 만성 상처 부위에 혈류를 회복시켜 치유 속도를 높이고 불필요한 사지 절단을 예방하는 데 사용됩니다.

바이오헬스케어학과 교육과정

1학년		2학년		3학년		4학년
1학기	2학기	1학기	2학기	1학기	2학기	1학기	2학기
전공기초		전공심화		연구개발		프로젝트
바이오 헬스케어 개론		보건의료정보 관리학	임상시험개론		생물공정공학개 론
공업수학	일반 물리학	바이오 전자회로	바이오 신호계측	나노센서공학	나노전자기계 시 스템	차세대 웨어러블 헬스케어 특론I	차세대 웨어러블 헬스케어 특론II
전임상 개론	기초 동물실험	뇌과학 개론	동물행동실험	인지행동실험과 설계	뉴로헬스케어	뇌-기계 인터페이스	의약바이오 취창업 세미나
	확률과 통계론	의생명과학 용어		머신러닝		AI최신기술 세미나	AI최신기술 분석
생명과학I	생명과학II	바이오 기초실험	바이오 기초실험II	유전자클로닝 입문실험	유전자클로닝 입문실험II	캡스톤 프로젝트I	캡스톤 프로젝트II

바이오헬스케어 융합형 인재 양성 교육

바이오헬스케어학과는 이론과 연구뿐 아니라, 학생들이 직접 체험하고 창의적으로 구현할 수 있는 실습 환경을 제공합니다

• DIY 프로토타이핑 교육

3D 프린팅, 아두이노, 라즈베리파이 등을 활용하여 헬스케어 기기와 센서를 직접 제작하고, 수집된 데이터를 AI 기반 분석으로 연결합니다.

• 동물행동 및 뇌신경 실험

마우스 모델을 활용한 사회성·인지 행동 실험과 뇌신경 신호 계측 실습을 통해, 실제 생체 데이터를 수집하고 AI로 해석하는 경험을 제공합니다

• 융합형 프로젝트

프로토타이핑과 동물실험, AI 데이터 분석을 통합한 캡스톤 프로젝트를 통해 연구 성과와 창의적 아이디어를 실질적 결과물로 발전시킵니다.

졸업 후 진출 가능 분야

의료기기 및 바이오테크 분야

의료기기 설계 및 개발, 생명공학 연구, 제약 관련 연구개발(R&D), 품질보증(QA)·품질관리(QC), 생산 공정 관리 등 다양한 직무에서 전문 역량을 발휘할 수 있습니다.

연구소 및 학문분야

국내외 대학원에 진학하여 연구원, 교수, 과학자로서 생명과학 및 공학 분야의 심화 연구를 이어갈 수 있습니다.

정보기술(IT) 및 인공지능(AI) 분야

바이오·헬스케어 데이터를 기반으로 한 데이터 분석, 의료 소프트웨어 및 인공지능 기반 진단·치료 솔루션 개발에 참여할 수 있습니다.

정부 및 공공기관

보건복지부, 식품의약품안전처, 국립보건연구원 등 공공기관에서 보건 정책 수립, 규제 검토, 공중보건 연구 등의 역할을 수행할 수 있습니다.

병원 및 임상기관

의료기기 전문 엔지니어, 임상시험 코디네이터(CRC), 의료데이터 분석가와 같은 직무를 통해 실제 진료 및 연구 현장에서 활동할 수 있습니다.

창업 분야

의료기기, 바이오테크, 디지털 헬스케어 스타트업을 창업하여 새로운 기술·서비스를 개발하고 이를 시장에 적용할 수 있습니다.

대기업 연구개발직

본 전공 과정은 대기업의 핵심 기술을 이해하고 활용할 수 있는 기초 및 응용 역량을 강화하는 교육을 제공함으로써 우수한 인재들과 함께 협력하며 자신의 잠재력을 최대한 발휘할 수 있습니다.

바이오헬스케어학과 연구실

Wearable Healthcare Bioelectronics Laboratory

지도교수: 김무겸

본 연구실에서는 바이오공학과 유연 전자소재 기술을 융합하여 웨어러블 헬스케어 소자 연구를 수행하고 있습니다. 생체 친화적인 전자소자를 개발하여 인체의 신체적·정신적 건강 상태를 비침습적으로 계측·분석할 수 있는 차세대 헬스케어 플랫폼을 제시하는 것을 목표로 합니다. 또한, 나노소자 공정 기술과 첨단 재료 공학적 접근을 접목하여 고신뢰성·고민감도의 바이오전자 소자를 구현하고 있으며, 이를 통해 웨어러블 헬스케어, 맞춤형 의료 진단, 건강 모니터링 등 다양한 분야로의 응용 가능성을 탐구하고 있습니다. 전기전자공학적 접근과 생명과학적 이해를 융합함으로써, 실험실 연구를 넘어 임상과 일상에서 활용 가능한 실용적 바이오헬스케어 기술을 창출하는 것을 지향합니다. 이를 통해 맞춤형 건강 관리, 질병 조기 진단, 마취심도 평가 등 다양한 의료·헬스케어 분야에 기여하고자 합니다.

Wearable Healthcare Bioelectronics Laboratory

주요 논문

•Piezoelectric Nanocomposite-Based Multifunctional Wearable Bioelectronics for Mental Stress Analysis Utilizing Physiological Signals. Advanced Materials Technologies. 2024. (주저자)
•Flexible Piezoelectric Pressure Sensors Fabricated from Nanocomposites with Enhanced Dispersion and Vapor Permeability for Precision Pulse Wave Monitoring. ACS Applied Nano Materials. 2023. (주저자)

Neural Systems Laboratory

지도교수: 김선휘

본 연구실은 동물행동실험·뇌신경 회로 매핑·신경신호 계측을 기반으로, AI 분석을 접목하여 뇌 기능과 행동의 상관관계를 규명합니다. 마우스 모델을 활용해 사회성·방어 행동·발달성 신경질환을 연구하며, 전기생리학·칼슘이미징을 통해 신경 활동을 정밀 기록합니다. 또한 행동실험 장비를 직접 설계·제작(3D 프린팅·아두이노)하여 맞춤형 연구 환경을 구축하고, 실제 행동 데이터 → 회로 수준 해석 → AI 기반 예측으로 이어지는 융합 연구를 지향합니다. 더 나아가, AI가 생성한 이미지에 대한 인간의 시각적 지각 과정과 진위를 판별하는 능력을 행동학적, 신경생물학적 관점에서 탐구합니다 (실험 링크).

주요 논문

• Neural Circuit Pathology Driven by Shank3 Mutation Disrupts Social Behaviors. Cell Reports. 2022. (주저자, 저널 표지 선정)
• The Central Amygdala Modulates Distinctive Conflict-Like Behaviors in a Naturalistic Foraging Task. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 2023. (주저자)

AI-driven Angiogenesis-based Medi-science Laboratory

(AI 기반 혈관신생 의과학 연구실)

지도교수: 김성홍

본 연구실에서는 혈관신생 기전에 관련된 새로운 치료법을 연구할 때, 신약 개발의 기간과 비용을 단축할 수 있는 인공지능(AI) 기술을 활용하고 있습니다. 악성 종양은 혈관신생 성장인자를 분비하여 종양 속으로 혈관이 자라 암의 성장에 필요한 영양분과 산소를 공급받고 있는데, 이를 차단함으로써 암을 치유할 수 있는 새로운 치료제를 개발할 수 있으며, 반대로 혈관 신생이 부족하여 발생되는 질환의 경우에는 혈관신생을 촉진할 수 있는 치료법을 연구개발하여 바이오헬스케어 분야에 적용하고자 합니다.

교수 프로필

•전공: 생물화학공학
•연구분야: 인공지능(AI) 기반 혈관신생 의과학
•서울대학교 공과대학 화학공학과 박사 (생물화학공학 전공)
•서울대학교 공과대학 화학공학과 석사 (생물화학공학 전공)
•서울대학교 공과대학 화학공학과 학사
•한국산업기술기획평가원(KEIT), 국가신약개발사업단(KDDF), 중소기업기술정보진흥원(TIPA) 평가위원
•SK이노베이션 신약개발연구소 (현, SK바이오팜) 수석연구원 역임
•서울아산병원 항암T2B기반구축센터 사무국장 역임
•이메일: sunghong1004@hsmu.ac.kr