섬유 형태의 웨어러블 땀센서 개발

광주과학기술원 윤명한 교수·경기대 주상현 교수 공동연구팀

▲ 물 속 안정성, 생체 적합피부 위에서 구동하는 웨어러블 땀센서 ⓒ한국연구재단

착용자의 탈수 여부를 실시간 측정할 수 있는 한 가닥의 섬유 형태의 웨어러블 땀센서가 개발됐다.

광주과학기술원 윤명한 교수와 경기대 주상현 교수 공동연구팀은 전기가 흐르는 단일 가닥의 고분자 섬유를 기반으로 웨어러블 땀센서를 개발했다.

연구팀은 2차원 박막 형태에서 벗어나 1차원 섬유 가닥 형태의 트랜지스터를 개발했고, 이를 기반으로 사용 편리성이 극대화된 땀센서를 제작했다.

이는 직물에 센서 한 가닥을 삽입하는 간단한 제작 방식이어서 생산성도 향상됐다.

사용된 고분자 물질의 특성으로 인해 장기간 물속에서도 안정적으로 구동되며, 높은 생체 적합성을 가지는 것으로 나타났다.

특히 개발된 센서는 반도체의 규격에 상관없이 이온 농도를 정확히 측정하는 기법을 적용해 95% 이상의 높은 재현성과 정확성을 보였다.

▲윤명한 교수 ⓒ한구연구재단

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

땀의 이온 농도를 실시간 측정하는 웨어러블 땀센서는 여름철 폭염일수와 온열 질환이 급증하면서 더욱 주목받고 있다.

기존 센서에 포함된 반도체 소자는 얇은 막 형태로 낮은 유연성을 갖고 있으며 박막의 규격에 따라 성능이 변화해 낮은 정확성을 갖고 있어 상용화에 걸림돌이 됐다.

▲ 웨어러블 땀센서 ⓒ한국연구재단

이 연구 성과는 네이처 자매지인 국제학술지 NPG 아시아 머티리얼즈 (NPG Asia Materials) 11월26일자에 게재됐고, 특집 논문으로도 선정됐다.