아주대 공동 연구팀, 저전력으로 구동하는 전자피부 개발

서울대·미국 퍼듀대 팀과 공동 연구서 성과
“낮은 전력으로도 구동…정밀·실용성 확보”

[이데일리 신하영 기자] 국내 연구진이 낮은 전력으로도 안정적으로 구동하는 전자 피부를 개발했다.

사진 제공=아주대

아주대는 서울대·미국 퍼듀대와 꾸린 공동 연구팀이 이러한 성과를 거뒀다고 2일 밝혔다.

이번 연구에는 대학원 지능형반도체공학과 박사과정의 이인호(사진) 학생, 서울대 신소재공동연구소 김지환 박사와 미국 퍼듀대 이원준 박사가 공동 1저자로 참여했다 .박성준 아주대 전자공학과·지능형반도체공학과 교수와 강기훈 서울대 재료공학부 교수, 지엔궈 메이(Jianguo Mei) 미국 퍼듀대 화학과 교수는 교신저자를 맡았다.

전자 피부(e-skin)는 유연성과 기능성을 동시에 갖고 있어 피부 밀착이 가능하면서도 생체신호를 정밀하게 측정하는 장치다. 최근에는 외과적 처치 없이 심박수·체온 등 생체신호를 실시간 모니터링하는 센서 플랫폼으로 주목받고 있다.

그동안 전자 피부(e-skin) 기술에는 유기 전기화학 트랜지스터(OECT) 채널 소재로 p-형 반도체가 활용됐다. p-형 반도체가 전기적 성능과 환경 안정성 측면에서 n-형 반도체에 비해 우수한 덕분이다.

다만 p-형 소재는 양전위 신호 시 민감도가 떨어져 정밀 측정에는 한계를 보였다. 또한 화학적 불안정성을 갖고 있어 자외선 조사나 고온 증기 등 의료 현장에서 일반적으로 사용하는 멸균 공정을 견디기 어렵다는 단점이 있었다. 이 때문에 피부에 밀착시켜 장기간 사용해야 하는 전자 피부의 특성상, 위생 관리에 큰 걸림돌이 될 수 있다. 멸균 공정에 대한 내성이 부족한 소재는 실제 의료 환경에서 폭넓게 활용하는데 제약이 생길 수밖에 없어서다.

이에 아주대 공동 연구팀은 전자공학·재료과학·소재공학 분야의 협력을 통해 새로운 구조의 유기 전기화학 트랜지스터(OECT)를 개발했다. 연구팀은 이 소재를 통해 기존 n형 반도체의 산화 취약성과 환경 불안정성 문제를 효과적으로 극복하고, 장기적 구동 안정성 또한 확보했다. 의료 현장에서 요구되는 위생 수준과 정밀성·실용성을 모두 만족하는 전자 피부 플랫폼을 구현하는 데 성공한 것이다.

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국산업기술진흥원 등의 지원을 받아 수행했다. 연구 결과는 글로벌 저명 학술지(Materials Science and Engineering) 7월 호에 게재됐다.

박성준 아주대 교수는 “연구팀이 개발한 새로운 구조의 유기물 전기화학 트랜지스터를 활용해 n-형 반도체 소자의 구동 안정성을 세계 최고 수준으로 끌어올렸다”며 “높은 정밀도와 안정성을 가진 비침습적 피부 인터페이스 건강 모니터링 기술에 진전을 이뤘다는 점에 큰 의의가 있다”고 설명했다.