국내 연구진이 초저전압에서도 생체신호를 정확히 측정할 수 있는 유연한 고감도 전자피부를 개발했다.
머리카락 두께의 100분의 1 수준인 초박막 센서를 활용해 인체의 다양한 움직임 속에서도 안정적이고 정밀한 생체신호 측정이 가능해 헬스케어 기술 발전에 기여할 것으로 기대한다.
아주대학교(총장 최기주)는 박성준 전자공학과·지능형반도체공학과 교수 연구팀이 광주과학기술원(GIST) 연구팀과 공동으로 수직 채널 구조를 갖는 초유연·초저전압 전자피부를 개발했다고 23일 밝혔다.
연구팀은 기존 평면 구조의 유기 전기화학 트랜지스터(OECT)가 피부 부착 시 변형에 따른 전기적 불안정성을 극복하기 위해 전극을 위아래로 배치한 수직 구조를 채택했다. 이에 채널 길이를 500나노미터(nm) 미만으로 줄이고, 원형 채널 설계를 통해 기계적 변형 시 발생하는 힘을 효과적으로 분산시켰다.
또 4단자 기반 측정 방식을 도입해 기존 대비 증폭률과 구동 안정성을 각각 10배, 30배 이상 향상시키며 세계 최고 수준인 400밀리지멘스(mS)의 증폭률을 달성했다.
연구진은 이 기술을 활용해 총 두께 2마이크로미터(μm)의 초박형 센서를 제작했다. 해당 센서는 머리카락 두께의 100분의 1 수준으로, 33% 압축 변형과 1000회 이상 반복 인장 시험에서도 성능 저하 없이 안정적으로 작동하는 것을 확인했다.
이를 통해 다양한 움직임 속에서도 신뢰성 높은 생체신호 측정이 가능함을 입증했다. 이번 연구는 실시간 건강 모니터링, 원격 진단 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 높다.
박성준 교수는 “이번 연구는 초저전압에서 높은 감도로 생체신호를 측정할 수 있는 비침습적 피부 인터페이스 기술에 획기적인 진전을 이뤘다”며 “초소형·초박형 웨어러블 기기의 구현 가능성을 높이고, 장기간 사용에도 안정적인 성능을 유지할 수 있는 방안을 제시했다”고 말했다. 그럼녀서 “앞으로 후속 연구를 통해 사람들의 삶의 질을 높이는 혁신적인 솔루션을 제공할 것”이라고 덧붙였다.
이번 연구 결과는 저명 학술지 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)' 11월호에 게재됐다.
수원=김동성 기자 estar@etnews.com
