아주대학교와 GIST 연구팀이 매우 낮은 수준의 전압에서도 생체신호를 정확하게 측정할 수 있는 유연한 고감도 전자피부를 구현해냈다. 초박막 센서로 인체의 다양한 움직임에도 안정적이고 정확하게 생체신호 측정이 가능해 헬스케어 기술 발전에 기여할 것으로 기대된다.

12일 아주대는 박성준 교수(전자공학과·지능형반도체공학과) 연구팀이 광주과학기술원(GIST) 연구팀과 공동으로 수직 형태의 채널구조를 갖는 초유연·초저전압 전자피부를 개발했다고 밝혔다. 

해당 연구는 '표피 신호 모니터링을 위한 초유연성 수직 코바이노 유기 전기화학 트랜지스터'라는 논문으로 저명 학술지 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)' 11월호에 게재됐다. 

이인호 아주대 지능형반도체공학과 박사과정 학생, 김지환 박사후 서울대 신소재공동연구소 연구원과 김영석 광주과학기술원(GIST) 박사가 공동 제1저자로 참여했다. 강기훈 서울대 재료공학부 교수(공동저자), 윤명한 광주과학기술원 신소재공학부 교수와 박성준 아주대 전자공학과·지능형 반도체공학과 교수가 이번 연구를 주도했다.

공동 연구팀은 500나노미터(nm) 미만의 채널 길이를 갖는 수직 구조 형태의 소자를 개발하고 4단자 기반의 측정 방식을 도입, 기존 방식에 비해 증폭률과 구동 안정성을 각각 10배, 30배 이상 향상시킨 고감도의 유기 전기화학 트랜지스터를 개발했다.

개발한 수직 구조의 유기 전기화학 트랜지스터를 1마이크로미터(μm) 두께의 고분자 기반 기판 위에 구현, 머리카락 두께의 100분의 1 수준인 총 두께 2마이크로미터의 초박형 센서를 제작했다. 

해당 센서는 33% 압축 변형과 1000회 이상의 반복적인 인장 시험에서도 성능 저하 없이 안정적인 작동을 보여 다양한 움직임 속에서도 신뢰성 높은 생체신호를 측정할 수 있다.

이같은 기술은 실시간 건강 모니터링과 원격 생체신호 분석·진단 등 다양한 분야에서 활용될 전망이다. 예컨대 만성질환 환자의 심박수와 호흡 데이터를 별도의 무거운 장비 없이 지속적으로 모니터링하고 원격으로 환자의 상태를 확인해 조기 진단하는 방식도 가능하다.

박성준 아주대 교수는 "이번 연구를 통해 초저전압에서 높은 감도로 생체신호를 측정할 수 있는 비침습적 피부 인터페이스 건강 모니터링 기술에 획기적 진전을 이뤄냈다"며 "다양한 기능을 갖춘 초소형·초박형 웨어러블 기기의 구현 가능성을 높이고 장기간 사용해도 성능을 안정적으로 유지할 수 있는 방안을 제시할 수 있을 것"이라고 설명했다.

이어 "후속 연구를 통해 혁신적인 솔루션을 제공, 삶의 질을 높이는데 크게 기여할 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 

이번 연구는 과학기술정보통신부 나노소재글로벌영커넥트·나노소재기술개발사업과 아주대 연구비 지원을 받아 수행됐다. 

[ 경기신문 = 박민정 기자 ]