피부에 밀착해 온도·습도·동작 감지하는 센서 개발

(그림1) 패치 형태의 생채 신호 모니터링 센서 개념도 및 실제 이미지 (A) 신체로부터 온도와 습도, 움직임을 모바일 어플리케이션을 통해 실시간으로 모니터링하고 저장할 수 있는 모듈을 개발하여 응급상황 모니터링이 가능한 패치형태의 스마트 디바이스를 구성하였다. (B) 키리가미-서펜타인 구조의 다기능 센서는 기계적 전기적 안정성 및 신뢰성을 확보하기 위해 그림과 같이 여러 층(layer-by-layer) 구조로 설계되었다.

국내 연구진이 피부에 붙여 온도나 습도 등 생체신호를 최장 7일 동안 실시간 모니터링할 수 있는 센서를 개발됐다.

한국연구재단은 김선국 성균관대 교수와 이성호·이민구 전자부품연구원 연구팀이 공동으로 피부에 부착하는 신축성 소재를 패치 형태의 고감도 센서로 제작하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.

웨어러블 헬스케어 기기 센서는 신체 변화를 모니터링하거나 질병의 초기 신호를 감지할 수 있다. 자가진단 분야 핵심 기술로 불린다. 그러나 장시간 사용하기 불편하고, 피부에 잘 밀착되지 않아 정확한 정보를 모니터링하는 데 한계가 있다.

연구팀은 이런 단점을 극복할 센서를 개발했다. 피부에 밀착해 움직임에 제약을 받지 않고, 피부 친화적이면서 친수성을 갖는 '다공성 실리콘 점착제'로 된 패치에 센서를 구현했다. 이 패치는 생체에 무해하고, 피부에 적합한 점착성을 지닌 실리콘을 만들어졌으며 세포독성, 피부자극, 발열성 등 측면에서 안전성이 입증됐다.

센서 착용자가 움직여도 안정적으로 피부 표면의 온도, 습도, 동작 등 생체신호를 모니터링할 수 있다. 센서는 뱀처럼 구불구불한 모양의 '서펜타인' 구조와 '키리가미'(특정 모양으로 자른 뒤 접었다가 펼치면 입체 형상을 나타냄) 구조를 이용해 신축성을 부여했다 패치는 최대 200%까지 압력을 가해도 기계적 전기적으로 안정성을 유지할 수 있다.

연구팀은 스마트폰 앱을 통해 실시간 생체신호 변화를 확인할 수 있도록 무선통신 모듈도 개발했다. 병원과 임상연구를 통해 인허가를 위한 후속 연구를 진행할 계획이다.

김선국 성균관대 교수는 “센서는 지속 관찰이 필요한 신생아, 노약자, 운동선수 등의 생체신호를 모니터링해 응급상황에 대처하는 데 널리 활용될 것”으로 기대했다.

최호기자 snoop@etnews.com

[Copyright © 전자신문. 무단전재-재배포금지]