한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)이 심박·산소포화도 센서를 초전력화 하는 데 성공했다. 관련 센서의 웨어러블 기기 적용과 의료분야 신 서비스 확대가 가능해질 전망이다.
KAIST는 유승협·유희준 전기 및 전자공학부 교수팀이 유기발광다이오드(OLED)와 유기토포다이오드(OPD)를 이용해 초저전력 심박·산소포화도 센서를 구현했다고 12일 밝혔다.
심박·산소포화도 센서는 심장 박동과 헤모글로빈 농도 기반 산소포화도를 측정하는 기기다. 심박센서는 피부에 쪼인 빛의 흡수·산란과정으로 혈류 변화를 감지한다. 산소포화도 센서는 산소를 품은 '옥시헤모글로빈, 산소를 품지 않은 '디옥시헤모글로빈'의 흡광도 차이를 측정한다.
센서에는 보통 발광다이오드(LED)와 외부 빛을 받아 전류를 발생시키는 포토다이오드를 활용한다. 비침습 방법으로 신호 모니터링이 가능해 향후 스마트 워치나 웨어러블 기기 활용성이 높다.
문제는 전방위로 퍼지는 산란광 탓에 감지 효율이 떨어진다는 점이다. 강한 빛을 내뿜는 것이 해결책이어서 전력 소모가 크고 상시 모니터링이 어려웠다.
연구팀은 기존 LED와 포토다이오드 대신에 패턴 자유도가 높은 OLED·OPD를 이용해 빛 감지 효율이 높은 최적 구조 센서를 구현해 문제를 해결했다. 기존에는 보통 일렬로 배치하던 소자들을 '동심원' 구조로 배열했다. 빛이 전방위로 퍼지는 것을 감안해 OLED 주변을 OPD가 동그랗게 둘러싸는 구조를 만들었다.
연구팀은 이 결과로 약 0.03밀리와트(㎽)의 평균소비전력으로도 충분히 심박과 산소포화도 신호를 측정할 수 있게 됐다고 설명했다. 이는 기존 소비전력의 수십 분의 1 수준이다. 현재 상용화에 대비해 기술을 고도화 중이다.
유승협 교수는 “이번 연구 성과로 건강 이상 신호를 상시 검출하는 지속 모니터링이 가능해질 것”이라며 “향후 빅데이터 연계로 특정 패턴과 질병 간 상호 관계를 알아내는 것에도 활용할 수있다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
