DGIST(대구경북과학기술원·총장 손상혁)는 이성원 신물질과학전공 교수 연구팀이 일본 도쿄대학교 타카오 소메야 교수 연구팀과 공동연구를 통해 나노섬유 기판을 이용한 숨 쉬는 전자피부를 개발했다고 19일 밝혔다.

최근 웨어러블 전자기기가 발달하며 전자피부를 활용한 헬스 모니터링 장치에 대한 연구가 세계적으로 부상하고 있다. 하지만 대부분 전자피부 관련 기술은 플라스틱 혹은 고무와 같은 소재를 활용해 피부나 생체 조직에 부착할 경우 피부 염증을 유발하는 문제가 있었다.

특히 장시간 피부에 붙일 경우 산소가 투과되지 않아 가려움증, 습진 등의 피부 트러블이 발생한다. 사용자 생체 정보를 정밀하고 연대기적으로 분석·치료하기 힘들다는 점이 한계점으로 지적돼왔다.

연구팀은 기존의 2차원 평면 방식 기판이 아닌 1차원 나노섬유를 이용한 기판을 제작했다. 그 위에 전자피부 소자 개발 기술을 응용하는 방법을 적용해 체온, 근전도와 같은 생체신호를 수집하는데 성공했다.

또 연구팀은 물에 녹는 고분자 폴리비닐 알코올을 금입자로 코팅한 나노 크기(300~700nm) 섬유로 제작해 그물망 구조로 엮은 나노섬유 기판을 만들었다. 그 위에 기존 전자피부 기술을 활용해 터치, 온도, 압력 등을 측정하는 센서를 제작·탑재한 전자피부로 개발했다.

연구팀이 개발한 나노섬유 기반 전자피부는 전기적 성질을 유지하면서도 신축성이 좋아 손가락과 같은 관절에 부착해도 밀착력이 우수하다. 기판 전체에 고르게 분포하는 나노 사이즈 구멍을 통해 공기와 체액이 순환할 수 있는 구조를 가지고 있는 점이 특징이다.

기존 전자피부에 비해 얇고 부드러우면서도 별도 접착제 없이 물을 이용해 붙일 수 있다. 사용자가 신체 원하는 부위에 직접 부착해 사람의 몸에서 나오는 전기신호, 체온 등을 측정할 수 있으며 기존의 전자피부 소재에 비해 생체 친화도가 높다는 사실도 임상실험을 통해 증명했다.

이성원 교수는 "나노섬유 기반 전자피부를 1주일 동안 피부에 부착해본 결과 이물감이 없고 피부에 염증이 발생하지 않았다"라며 "스마트 기기와 연동해 장시간 헬스 모니터링에 적합한 전자피부 플랫폼으로 개발하는 후속 연구를 진행할 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 네이처 자매지인 '네이처 나노테크놀로지'(Nature Nanotechnology)’에 18일자로 제개됐다.