오래 붙여도 피부 트러블 없는 패치소재 만들었다

KAIST 조영호 교수팀, 다공성 유연 소재 개발
미세한 구멍으로 부착 부위 땀 배출에도 문제없어
상시 생체신호 측정하는 센서 등에 적용 가능

KAIST 조영호 교수팀이 7일간 피부에 부착하는 실험을 진행한 결과, 기존 폴리머 층(왼쪽)은 피부 홍조가 2.7로 발진이 생겼으나 새로 개발한 다공성 폴리머 층은 피부홍조가 1.1로 피부 발진이 발생하지 않았다. KAIST 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 장시간 피부에 부착해도 피부 발진이나 홍조를 유발하지 않는 피부부착형 유연 소재를 개발했다. 이 유연소재는 피부에 밀착시켜도 땀을 모두 증발시켜 생체신호를 상시 측정할 수 있는 센서나 웨어러블 기기를 만들때 이용할 수 있다.

한국과학기술원(KAIST)은 바이오및뇌공학과 조영호 교수팀이 피부에서 발생하는 땀의 양을 뛰어넘는 발습 효과를 가진 다공성 폴리머 유연 소재와 제조공정을 개발했다고 27일 밝혔다. 이 유연소재는 기존 소재보다 미세한 구멍의 크기를 약 15분의 1로 줄이고, 크기 균일도를 2배로 증가시켰다. 또한 스핀 코팅법을 이용해 21~300마이크로미터(μm) 두께의 얇은 막이다.

연구진은 이번에 개발한 유연소재를 7일동안 실험자의 피부에 부착해 살펴봤다. 실험결과, 장시간 피부에 부착해도 피부홍조나 발진이 생기지 않았다. 또한 피부의 하루 땀 발생량인 432g/㎡보다 1.8배 높은 수분 투과율인 770g/㎡을 보였다. 반면 기존의 소재를 붙인 피부는 땀이 제대로 빠져나가지 않아 자극성 접촉 피부염 증상을 보였다.

KAIST 조영호 교수팀이 개발한 다공성 폴리머 소재는 균일한 미세 구멍과 높은 수분 투과도를 가졌다. KAIST 제공

조영호 교수는 "이번 연구로 피부부착형 웨어러블 소자의 착용 시간을 늘릴 수 있는 계기를 마련했다"고 말했다.

연구진은 매우 작은 구멍이 균일하고 촘촘하게 가지도록 다공성 폴리머 소재를 만들었다. 또한 스핀코팅을 통한 매우 얇은 막 형성이 가능하도록 구연산 결정화 석출반응을 이용하는 공정도 개발했다.

미세한 구멍을 만들기 위해 폴리머 내로 투과성이 낮은 물 대신 투과성이 높은 에탄올을 용매로 사용했다. 또 에탄올에 용해도가 낮은 설탕 대신 구연산을 미세한 구멍을 만드는 물질로 썼다. 균일한 구멍 크기를 가질 수 있도록 구연산을 마이크로 사이즈로 고체로 만들어 적용했다.

KAIST 조영호 교수팀이 개발한 고발습성 다공성 유연 폴리머 제조공정. KAIST 제공

조영호 교수는 "고발습 유연 소재 박막 위에 인간의 생체신호를 측정할 수 있는 센서를 집적해 상시 착용이 가능한 반창고형 감정 측정 패치를 개발하고 있다"고 말했다.

KAIST 바이오및뇌공학과 윤성현 박사가 주도한 이번 연구는 국제학술지 네이처(Nature)의 자매지인 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)' 1월 13일 온라인판에 게재됐다.

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monarch@fnnews.com 김만기 기자

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