웨어러블 센서 기술 개발
땀 이온농도 측정 탈수 확인
취약층 온열질환 예방 가능↑

올 여름 이상기후와 함께 폭염일수가 증가하면서 온열질환자도 큰 폭으로 증가했다. 온열질환은 체온 상승과 함께 탈수증을 동반해 적절한 시기 수분 섭취만으로도 효과적인 예방이 가능하다.

한 가닥의 섬유처럼 생긴 웨어러블 센서로 탈수 상태를 실시간 측정할 수 있는 기술이 개발됐다. 26일 한국연구재단에 따르면 광주과학기술원(GIST) 윤명한·경기대 주상현 교수 연구팀이 단일 가닥의 고분자 섬유를 기반으로 한 땀 센서를 내놨다.

웨어러블 땀 센서는 땀의 이온 농도를 실시간 측정해 탈수 여부를 확인할 수 있다. 노인, 어린이, 야외 근로자 등 탈수 민감도가 낮은 폭염 취약계층의 경우 온열질환 예방을 위해 땀 센서가 큰 도움이 될 수 있다.

기존 센서에 포함된 반도체 소자는 대부분 2차원의 얇은 막 형태다. 유연성이 부족한 데다 박막 규격에 따라 성능 변화가 생겨 상용화에 어려움이 있었다.

연구팀은 1차원 섬유 가닥 형태의 트랜지스터를 개발했고, 이를 기반으로 사용 편리성을 극대화한 땀 센서를 제작했다.

일반적인 직물에 센서 한 가닥만 삽입하면 되는 간단한 제작 방식으로 생산성을 높였다.

고분자 물질 특성으로 인해 장기간 물속에서도 안정적인 구동을 보였다. 무엇보다 높은 생체 적합성을 갖고 있다.

센서는 95% 이상의 높은 재현성과 정확성을 보였다. 반도체 규격에 상관없이 이온 농도를 정확히 측정하는 기법을 적용한 덕분이다.

연구팀은 이온 농도 변화와 측정전류 변화가 비례하는 점을 활용했다고 설명했다.

이번에 개발한 고결정성 수계고분자 섬유는 세척이 가능한 웨어러블 전자소자와 체내이식형 임플란터블 전자기기로 응용이 가능할 것으로 전망된다.

윤명한 교수는 “수계 전도성 고분자 응용성을 기존 2차원 박막 소자에서 단일 섬유 형태 소자까지 확장한 것”이라며 “앞으로 신개념 섬유 기반 이식형 생체 전자소자 출현을 앞당길 것으로 기대한다”고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구), 민군기술협력사업, 나노소재기술개발사업 지원으로 수행했다.

논문은 이날 네이처 자매지인 국제학술지 'NPG 아시아 머티리얼즈'(NPG Asia Materials)에 특집으로 게재됐다.

조재근 기자 jack333@cctoday.co.kr
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