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피부에 부착하는 투명 접착성 전도체 개발투명 전도성 반창고로 심전도 측정 가능
조충연 기자  |  dw@doctorw.co.kr
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승인 2018.07.12  09:51:59
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▲ 접착성 투명전극의 대략적 제작 공정
a) 접착성 PDMS 제작에 필요한 재료의 화학식
b) 접착성 PDMS를 사용한 접착성 투명전극의 제작 공정 모식도
   
▲ 접착성 투명 PDMS와 접착성 투명전극의 특성 분석
a) 접착성 PDMS의 인장-응력 곡선 및 인장 사진
b) 접착성 PDMS의 부착력 시험 결과 및 접착성 PDMS를 사용해 50g의 추를 손가락에 고정한 사진
c) 접착성 PDMS의 생체 적합성 시험 결과
d) 접착성 PDMS기반 투명 전극의 반복 인장에 따른 전기저항 변화 측정 결과
   
▲ 접착성 투명 전극의 모션센서, 심전도센서로의 응용
a) 접착성 PDMS 기반 모션센서의 실제 구동 사진과 손목의 움직임에 따른 저항 변화
b) 기존 PDMS 기반 모션센서의 실제 구동 사진과 손목의 움직임에 따른 저항 변화
c) 접착성 PDMS 기반 심전도 센서의 실제 부착된 사진 및 전극의 개략적 위치, 상용 젤, 기존 PDMS, 접착성 PDMS 기반 심전도 센서의 심전도 측정 그래프
별도의 접착제 없이도 피부에 강하게 접착해 생체 신호를 읽을 수 있는 투명 전극 재료가 개발됐다.

한국연구재단은 김진훈 박사과정생ㆍ박진우 교수(연세대학교) 연구팀이 강한 접착력을 갖는 고기능성 투명 전극 재료를 개발했다고 밝혔다.

피부 및 장기에 직접 부착해서 심전도, 움직임, 체온 등의 생체 신호를 감지하는 웨어러블 센서 연구개발이 급증하고 있다. 그러나 대부분의 생체 센서는 접착제를 사용해서 부착하므로 신호 감지 정확도가 떨어지고 시각적으로 불투명한 한계가 있다.

연구팀은 비이온성 계면활성제를 활용해 실리콘 고무의 접착력과 신축성을 크게 향상시키는 방법을 개발했다. 여기에 은 나노와이어를 삽입해 높은 전기전도도를 갖는 접착성 투명 전극을 개발했다.

또한, 개발한 투명전극을 부착해 움직임을 감지하는 모션센서와 심전도를 측정하는 심전도센서를 제작했다. 그 결과 피부와의 강한 접착으로 인해 측정값에서 노이즈가 줄어들고 생체 신호를 보다 정확하게 감지한다는 것이 입증됐다.

박진우 교수는 “이 연구는 웨어러블 생체 센서의 접착력과 투명성의 한계를 극복한 것”이라며, “향후 근전도, 뇌전도, 혈당, 산소포화도, 체온 등의 다양한 생체 센서뿐만 아니라 웨어러블 나노 발전기, 디스플레이, 태양전지 등의 전자소자에도 다양하게 적용할 수 있을 것으로 기대된다“고 연구의 의의를 설명했다.

이 연구는 한국연구재단 이공학 개인기초연구지원사업(교육부 소관) 및 기초연구사업(중견연구)(과학기술정보통신부 소관)의 지원으로 수행됐으며, 국제학술지 나노 레터스(Nano Letters) 6월 20일자에 논문명 ‘Highly Conformable, Transparent Electrodes for Epidermal Electronics’, 박진우 교수(교신저자, 연세대학교), 김진훈 박사과정(제1저자, 연세대학교), 김승록 박사과정(연세대학교), 길혜준 연구원(KIST), 김유찬 박사(KIST) 등으로 게재됐다.

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