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한 가닥 섬유로 탈수현상 측정…"폭염 취약계층 도움"

송고시간2018-11-26 12:00

GIST·경기대 연구팀, 마이크로 섬유 '웨어러블 땀 센서' 개발

물 속 안정성과 생체 적합성을 지닌 웨어러블 땀 센서 그림 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

물 속 안정성과 생체 적합성을 지닌 웨어러블 땀 센서 그림 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국연구재단은 광주과학기술원(GIST) 윤명한·경기대 주상현 교수 연구팀이 단일 가닥의 고분자 섬유를 기반으로 한 웨어러블 땀 센서를 개발했다고 26일 밝혔다.

웨어러블 땀 센서는 땀의 이온 농도를 실시간 측정하는 기기다.

탈수 여부를 실시간으로 확인할 수 있다.

노인, 어린이, 야외 근로자 등 탈수 민감도가 낮은 폭염 취약계층의 경우에 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 어려움을 겪고 있다.

피부 위에서 구동하는 웨어러블 땀 센서. 기존 이온 크로마토그래피로 측정한 농도와 정확도 면에서 뒤처지지 않는다. [한국연구재단 제공=연합뉴스]

피부 위에서 구동하는 웨어러블 땀 센서. 기존 이온 크로마토그래피로 측정한 농도와 정확도 면에서 뒤처지지 않는다. [한국연구재단 제공=연합뉴스]

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

직물에 센서 한 가닥을 삽입하면 되는 간단한 제작 방식으로 생산성을 높였다.

고분자 물질 특성에 의해 장기간 물속에서도 안정적으로 구동된다고 연구팀은 덧붙였다.

기존보다 생체 적합성도 높아졌다.

센서는 아울러 95% 이상의 높은 재현성과 정확성을 보였다.

반도체 규격에 상관없이 이온 농도를 정확히 측정하는 기법을 적용한 덕분이다.

연구팀은 이온 농도 변화와 측정전류 변화비가 비례하는 점을 활용했다고 설명했다.

웨어러블 땀 센서 모식도와 실시간 이온 농도 측정 결과 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

웨어러블 땀 센서 모식도와 실시간 이온 농도 측정 결과 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

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

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

이날 네이처 자매지인 국제학술지 'NPG 아시아 머티리얼즈'(NPG Asia Materials)에 특집으로 논문이 실렸다.

walden@yna.co.kr

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