서울대병원 연구팀이 피부에 부착해 건강 상태와 움직임을 모니터링 할 수 있고, 착용 가능하면서 신축성 있는 ‘스트레인 센서’를 개발했다.
이 센서는 맞춤형 건강관리 및 진단·모니터링 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
서울대병원 신경외과 백선하 교수팀은 최근 전도성 고분자 복합재(conductive polymer composites, CPC)를 활용한 센서를 개발하고 이와 관련한 가이드라인을 제시했다.
스트레인 센서는 물체 변형이나 변위를 측정하는 장치다. 주로 기계적인 스트레스나 압력이 가해진 때 그 변화량을 전기적 신호로 변환해 측정한다.
예를 들어 센서가 장착된 부분에 힘이 가해져 늘어나면 센서 저항값이 변하고, 이를 통해 신호가 생성돼 변형 정도를 측정할 수 있다.
개발된 CPC 스트레인 센서는 전도성 필러와 유연한 고분자를 혼합해 제조됐으며, 다양한 부위에 부착해 심박수 및 호흡, 근육 움직임 등을 정밀하게 모니터링 할 수 있다.
센서는 높은 게이지 인자를 통해 아주 미세한 변화까지 감지할 수 있으며 착용감과 생체 적합성이 뛰어나다.
연구팀은 센서의 구조적 설계부터 제조방법에 이르기까지 다양한 기술을 적용했다.
스트레인 감지 메커니즘에서는 구조 공학, 단절, 균열 전파 및 터널링 효과를 활용해 높은 감도의 변형률 감지를 가능하게 했다.
센서 제조에서는 ‘혼합 도핑’과 ‘표면 개질’ 두 가지 기술이 활용됐다. 혼합 도핑은 전도성 나노필러를 용융 폴리머에 직접 섞는 방식으로 전도성 네트워크 효과적 제어를 가능하게 했다.
백선하 교수는 “향후 이 센서가 건강 모니터링뿐 아니라 파킨슨병, 뇌졸중, 치매 등 다양한 뇌질환의 진단과 모니터링에도 유용하게 활용될 수 있기를 희망한다”고 말했다.
한편, 해당 센서에 대한 리뷰 논문은 국제학술지 ‘나노 재료 과학(Nano Materials Science, IF; 9.9)’ 온라인판에 게재됐다.
박대진 기자 (
