더러워진 웨어러블 디바이스, 이제 세탁해서 쓸 수 있다

DGIST 이성원 교수팀, 세탁 가능한 고내구도 나노메쉬 생체소자 개발

DGIST(총장 국양) 화학물리학과 이성원 교수 연구팀은 한국지질자원연구원 최지혁 박사 연구팀과 공동연구를 통해 세계 최초로 내구성과 세탁 안정성이 탁월한 고내구도 나노메쉬 생체소자를 개발했다고 28일 발표했다.

‘통기성 나노 메쉬 생체디바이스’는 액체 및 기체 투과성이 우수한 차세대 웨어러블 디바이스이다. 피부에 부착하여 장기간 생체신호를 모니터링 하는 경우 땀의 축적이 일어나지 않기 때문에 피부염 및 각종 피부질환을 예방할 수 있다는 장점과 체액 투과성도 좋아 체내 삽입 시에도 신진대사에 영향을 주지 않는다는 우수성 등을 가지고 있다.

하지만, 기존의 통기성 나노 메쉬 생체디바이스는 고분자 나노파이버-메쉬 구조위에 금속을 증착한 방법으로 제조하기 때문에, 내구성이 약하고, 필름 기반 웨어러블 디바이스보다 전기적 신호의 결함이 쉽게 발생하는 문제점이 있다. 디바이스의 내구성 취약으로 외부 충격 시 얇은 고분자 나노파이버 위에 증착된 금속에 갈라짐 등이 발생하게 되어 전기적 신호의 결함이 쉽게 발생하게 된다.

연구팀은 이를 해결하기 위해, 나노파이버 메쉬 기판에 코어쉘 메탈나노와이어 네트워크가 삽입된 디바이스를 만들어 취약한 내구성을 극복하였다.

해당 기술은 먼저 고분자 나노섬유 위에 은 나노와이어를 도포 하고, 광소결 방식을 통해 물리적으로 결합하여 내구성을 강화하고, 화학 안정성 및 생체 친화성 향상을 위해 금이 은을 감싸는 이중 구조의 금속 나노와이어를 제작하는 기술이다. 연구팀은 제작된 디바이스의 내구성 확인을 위해 실제 50회 세탁을 진행했으며, 세탁 후에도 전기적 신호가 정상적으로 전달되면서, ‘최초의 세탁 가능한 통기성 나노메쉬 생체디바이스’ 개발에 성공을 확인했다.

이성원 DGIST 화학물리학과 교수는 “생체 친화성 측면에서 가장 진보한 나노섬유 기반 생체 소자기술은 그동안 내구성이 가장 약점으로 문제되어 왔는데, 이번 연구를 통하여 하나의 해결방안을 제시하게 됐다”며 “앞으로 해당 기술이 다양한 분야에서 활용되기를 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구는 화학물리학과 이성원 교수팀(정우성 박사, 배지훈, 최혁주, 마요한 박사과정생, 이선민, 이선학 석사과정생)과 한국지질자원연구원 최지혁 박사 연구팀(박서연 석사연구생)이 공동으로 수행했으며, 한국연구재단 선도연구인 ‘자성기반 라이프케어센터’의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 재료 분야 저명한 국제학술지 ‘Materials Today’에 게재됐다.
오경묵 기자