국내 공동 연구진이 인간 탈수 여부를 쉽게 알 수 있는 웨어러블용 단일 가닥 땀 센서를 개발했다. 직물에 삽입해 옷을 짤 수 있어 유연한 웨어러블 기기 구현이 가능해질 것으로 전망된다.
한국연구재단(이사장 노정혜)은 윤명한 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 교수, 주상현 경기대 전자물리학과 교수팀이 단일 가닥 고분자 섬유로 이온 농도를 실시간 측정하는 웨어러블 땀센서 개발에 성공했다고 26일 밝혔다.
땀 이온농도 센서는 이용자 탈수 여부를 알아내는 센서다. 최근 폭염 일수와 온열 질환 급증으로 주목받고 있다.
활용도를 극대화하기 위해서는 웨어러블 기기 구현이 필수지만 아직 유연성 확보가 어렵다. 기존 센서는 박막 소자를 이용해 옷의 유연성을 떨어뜨린다. 박막 규격에 따라 성능이 좌우되고 측정 정확성가 낮은 문제도 있다. 소자 활성층에 오차가 빈번하게 발생, 일정한 측정이 어렵다.
연구팀은 1차원 섬유 가닥 형태 '유기물 전기화학 트랜지스터'를 소재 기반으로 활용해 유연성 문제를 해결했다. 이를 직물에 삽입하면 기존 박막 형태보다 높은 유연성을 확보할 수 있다.
활용 소재는 '수계 전도성고분자'다. 결정성이 높은 섬유를 제작해 전기·이온 전도성이 높고 장기간 물 속에 있어도 안정성이 높다. 연구팀은 트랜지스터 안에 게이트 전극을 내장하는 방식을 써 단일 섬유 구조체만으로 높은 성능을 내도록 했다.
성능과 측정 정확도 문제는 새로운 특성화 기술로 대응했다. 농도 변화에 따른 전류비 변화로 땀 속 이온 농도를 역으로 유추하는 기술을 썼다. 전류비 변화는 이온 농도 변화와 비례한다. 반도체 규격에 영향을 받지 않는다. 이를 통해 95%를 넘는 센서 정확성을 확보했다.
윤명한 교수는 “수계 전도성고분자 단일 섬유 형태를 이용해 땀 센서의 새로운 패러다임을 제시했다”면서 “섬유 기반 이식형 생체 전자소자 출현도 앞당길 것”이라고 기대했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
