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국내 연구진, 유연성·안정성 높은 섬유형 땀센서 개발 성공

[IT비즈뉴스 최태우 기자] 국내 연구진이 유연성이 높은 섬유 가닥 형태의 땀센서 개발에 성공했다. 향후 기술 고도화를 통해 이식형 생체전자 소재가 적용된 웨어러블 전자기기 개발에 기여할 것으로 예상된다.

한국연구재단이 광주과학기술원(GIST) 윤명한 교수, 경기대학교 주상현 교수 공동연구팀이 전기가 흐르는 단일 가닥의 고분자 섬유 기반의 웨어러블 땀센서를 개발했다고 밝혔다.

땀의 이온 농도를 실시간 측정하는 웨어러블 땀센서는 여름철 폭염일수와 온열 질환이 급증하면서 주목받고 있다. 특히 노인과 어린이, 야외 작업자와 같은 폭염 취약계층은 탈수에 대한 민감도가 낮아 실시간 점검과 주의가 필요하다.

얇은 막 형태인 기존 센서에 포함된 반도체 소자는 늘어나는 등의 유연성이 부족하고 박막 규격에 따라 성능이 변화해 정확성이 낮은 점이 상용화에서 단점으로 지적돼 왔다.

윤명한·주상현 공동연구팀은 2차원 박막 형태에서 벗어나 1차원 섬유 가닥 형태의 트랜지스터를 개발, 이를 기반으로 사용 편리성이 극대화된 땀센서를 제작했다. 

직물에 센서 한 가닥을 삽입하는 간단한 제작 방식으로 생산성도 높다. 사용된 고분자 물질의 특성으로 인해 장기간 물속에서도 안정적으로 구동하면서 높은 생체 적합성을 갖는 점이 특징이다.

어러블 땀센서의 모식도와 실시간 이온 농도 측정 결과 [한국연구재단 자료인용]

특히 개발된 센서는 95% 이상의 높은 재현성과 정확성을 보였다고 연구진은 설명했다. 반도체의 규격에 상관없이 이온 농도를 정확히 측정하는 기법을 적용했기 때문이다. 

이 방법에서는 이온 농도 변화와 측정전류의 변화비(측정하고자 하는 용액에서의 측정된 전류값과 기준농도에서의 전류값 사이의 변화비율)가 비례하는 점을 이용했다.

윤명한 교수는 “수계 전도성고분자의 응용성을 기존 2차원 박막 소자에서 단일 섬유 형태의 소자까지 확장시키는 새로운 패러다임을 제시했다”며 “향후 신개념 섬유 기반 이식형 생체 전자소자의 출현을 앞당길 것으로 기대한다”고 연구 의의를 설명했다.

이번 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구), 민군기술협력사업, 나노소재기술개발사업의 지원으로 수행됐다. 네이처 자매지인 국제학술지 NPG 아시아 머티리얼즈(NPG Asia Materials) 11월26일자에 게재, 특집 논문(featured article)으로 선정됐다.

최태우 기자  taewoo@itbiznews.com

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