나노섬유 기판 이용한 숨 쉬는 전자피부 개발

나노섬유 기판 이용한 숨 쉬는 전자피부 개발

  • 뿌리산업
  • 승인 2017.07.20 14:24
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기자명 엄재성 기자 jseom@snmnews.com
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금 입자 코팅 기술 활용...장시간 헬스 모니터링에 적합한 전자피부 플랫폼으로 활용 기대돼

나노섬유 기판을 이용한 전자피부 모식도와 손가락에 전자피부를 부착한 사진. (사진=DGIST)

DGIST 연구팀이 세계 최초로 금 입자 코팅 기술을 통해 나노섬유 기판을 이용한 전자피부를 개발했다. 연구팀이 개발한 전자피부는 기존의 플라스틱, 고무 기판을 이용한 전자피부와 달리 산소, 땀, 체액 등이 투과돼 신체에 불편함이나 염증을 유발하지 않아 장시간 헬스 모니터링에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

DGIST(총장 손상혁)는 신물질과학전공 이성원 교수 연구팀이 일본 도쿄대학교 타카오 소메야(Takao Someya) 교수 연구팀과 공동연구를 통해 나노섬유 기판을 이용한 숨 쉬는 전자피부를 개발했다고 19일 밝혔다.

최근 웨어러블 전자기기가 발달하며 전자피부를 활용한 헬스 모니터링 장치에 대한 연구 및 관련 사업이 세계적으로 부상하고 있다. 하지만, 대부분의 전자피부 관련 기술은 플라스틱 혹은 고무와 같은 소재를 활용해 피부나 생체 조직에 부착할 경우 피부 염증을 유발하거나 신진대사에 방해를 줄 수 있다.

특히, 장시간 동안 피부에 붙일 경우 산소가 투과되지 않아 가려움증, 습진 등의 피부 트러블이 발생하거나 이물감으로 인한 불편함을 초래할 수 있어 자유롭게 활동하는 사용자의 생체 정보를 정밀하고 연대기적으로 분석 및 치료하기 힘들다는 점이 한계점으로 지적돼왔다.

이러한 단점을 개선하기 위해 이성원 교수 연구팀은 기존의 2차원 평면 방식의 기판이 아닌 1차원 나노섬유를 이용한 기판을 제작하고, 그 위에 전자피부 소자 개발 기술을 응용하는 방법을 적용해 체온, 근전도와 같은 생체신호를 수집하는데 세계 최초로 성공했다.

연구팀은 물에 날 녹는 고분자 폴리비닐 알코올(PVA, Polyvinyl Alcohol)을 금 입자로 코팅한 나노 크기(300~700nm)의 섬유로 제작해 그물망 구조로 엮은 나노섬유 기판을 만들었다. 그 위에 기존의 전자피부 기술을 활용해 터치, 온도, 압력 등을 측정하는 센서를 제작 및 탑재한 전자피부로 개발했다.

연구팀이 개발한 나노섬유 기반 전자피부는 전기적 성질을 유지하면서도 신축성이 좋아 손가락과 같은 관절에 부착해도 밀착력이 우수하며 기판 전체에 고르게 분포하는 나노 사이즈 구멍을 통해 공기와 체액이 순환할 수 있는 구조를 가지고 있는 점이 특징이다.

또한, 기존의 전자피부에 비해 얇고 부드러우면서도 별도의 접착제가 없이 물을 이용해 붙일 수 있어 사용자가 신체 원하는 부위에 직접 부착해 사람의 몸에서 나오는 전기신호, 체온 등을 측정할 수 있으며 기존의 전자피부 소재에 비해 생체 친화도가 높다는 사실도 임상실험을 통해 증명했다.

DGIST 신물질과학전공 이성원 교수는 “나노섬유 기반 전자피부를 1주일 동안 피부에 부착해본 결과 이물감이 없고, 피부에 염증이 발생하지 않았다”며 “스마트 기기와 연동해 장시간 헬스 모니터링에 적합한 전자피부 플랫폼으로 개발하는 후속 연구를 진행할 것이다”고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 세계적 학술지 네이처의 자매지인 ‘네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)’ 18일자 온라인 판에 게재됐다.

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