자가치유 소재를 활용해 파손 문제를 해결한 웨어러블 센서가 국내에서 개발됐다. 땀으로 건강상태를 실시간 측정하고, 긁히거나 잘려도 금새 파손부위를 복구할 수 있다.

한국화학연구원(원장 이미혜)은 황성연·박제영 바이오화학연구센터 박사팀이 최봉길 강원대 교수팀과 함께 자가치유 소재 기반 땀 측정센서를 개발했다고 21일 밝혔다.

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<자가치유 소재를 자른 뒤 60초 후에 추 1㎏을 드는 과정>

이 센서는 파손이 쉬운 웨어러블 센서 한계를 극복했다. 기존에는 걷기나 달리기 등 착용자 일상 동작으로 센서 표면이 긁히거나 파손되면 성능이 떨어지는 문제가 있었다.

연구진은 자가치유 특성을 가진 초분자 중합체를 개발해 문제를 해결했다. 구연산, 숙신산 등 친환경 화합물을 활용했다. 이 소재 말단에 위치한 카르복실산(COOH)과 알콜기(OH)는 서로 수소결합하는데, 이 상호작용으로 분자가 서로 끌어들이는 특성을 갖는다. 분자 간 인력이 강해지지면서 소재가 잘려도 금새 다시 붙는다. 연구팀은 3㎜ 두께 소재를 절단해도 상온에서 1분 후 1㎏ 아령을 들수 있을 정도로 회복한다고 설명했다.

센서는 강원대 연구진이 구현했다. 가느다란 실 형태 센서, 실시간으로 스마트폰에 데이터를 전송하는 장치를 제작했다. 땀에 포함된 칼륨, 나트륨 이온, 수소 이온 등 데이터로 심근경색, 근육경련, 저나트륨혈증 등 상태를 알 수 있게 했다.

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<초고속 자가치유 소재를 개발한 한국화학연구원 바이오화학연구센터 연구진. 사진 왼쪽부터 김선미 연구원, 박제영 박사.>

자가치유 소재는 피복재로 활용했다. 이 센서는 50분 동안 땀 전해질 농도를 정확하게 추적했다. 운동 중 센서를 잘라도 20초만에 다시 정상 작동했다.

황성연 박사는 “자가치유 초분자 중합체를 기반으로 땀 측정 센서를 설계, 제작했다”며 “광범위한 진단, 의료 모니터링 응용 분야에서 스마트 웨어러블 기술의 새로운 기회를 열 것”이라고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com