한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 조영호 바이오 및 뇌공학과 교수팀이 땀을 실시간으로 투과시키며 피부 접촉면적을 획기적으로 개선한 '다공성 헤어셀 구조 맥파 센서'를 개발했다고 17일 밝혔다.
맥파는 심장 박동 파동이다. 헤어셀 구조는 다공성 표면 위에 여러 개 섬모가 형성된 구조를 말한다.
새로 개발된 센서 기술은 맥파 외 피부 온도, 피부 전도도 등 타 생체신호 센서 결합으로 정신건강 상태를 상시 장기적으로 판별하는 연구에 적용되고 있다.
기존 폴리머 기반 맥파 센서는 땀 투과도가 피부 하루 평균 땀 발생량 보다 낮아 장기간 부착 시 접촉성 피부염, 가려움 등 피부 문제를 일으키는 단점이 있다. 안정적인 접촉 면적이 낮아 맥파 신호 정확도가 떨어진다.
연구팀은 폴리디메틸실록산(PDMS) 고분자 내에 구연산을 결정화 후 에탄올로 녹여 작고 균일한 공극을 형성했다. 이로서 맥파 센서의 땀 투과도를 높였으며, 다공성 고분자 표면에 헤어셀 구조를 형성 피부 접촉면적을 획기적으로 넓혔다.
센서 땀 투과도는 하루 486g/㎡로 피부 하루 평균 땀 발생량보다 많고, 기존 기술 대비 72% 증가했다. 또 피부에 장기간 부착 시에도 피부 트러블이 발생하지 않음을 7일간의 연속 부착 실험을 통해 입증했다. 측정 정확도(신호대잡음비)는 22.89다. 기존 기술 대비 측정 정확도를 약 9배 높였다.
조영호 교수는 “이번 연구를 통해 피부 트러블 없이 인간의 건강 상태를 상시 모니터링할 수 있는 웨어러블 센서를 개발했고 인공피부로서의 상시 사용성 역시 확립했다”고 말했다.
한편, 이번 연구는 알키미스트 프로젝트 사업 지원을 통해 수행됐다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
