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2014년 9월 25일 목요일

피부에 부착하는 피부 같은 센서


 최근에 웨어러블 기기가 각광을 받고 있지만 많은 연구자들이 단순히 입는 수준이 아니라 아예 피부에 부착하거나 몸 안에 설치할 수 있는 다양한 전자기기에 대해서 연구하고 있습니다. 이전에도 몇차례 소개드린 바 있지만 최근 노스웨스트 대학 (Northwestern University) 과 일리노이 대학 (University of Illinois at Urbana-Champaign) 의 연구자들은 합동으로 피부에 부착해서 온도 변화를 민감하게 감지하는 피부 같은 센서를 개발했다고 합니다.

(A new photonic device for health monitoring is as flexible as the skin on which it is placed. The comfortable device can alert the wearer to any heart trouble or dry skin. Credit: John A. Rogers, University of Illinois )
 이 센서를 개발한 노스웨스트 대학의 용강황 (Northwestern's Yonggang Huang) 및 그의 동료들에 의하면, 이 기기가 피부에 부착할 수 있을 만큼 얇고 신축성이 뛰어나다고 합니다. 대략 5 cm 에 불과한 크기의 이 기기는 놀랍게도 3600 개나 되는 액체 크리스탈 (liquid crystal) 로 구성되어 있는데 액체 크리스탈 한개의 크기는 0.5 ㎟ 도 되지 않는다고 합니다. 이렇게 작은 센서들로 구성되어 있기 때문에 매우 얇으면서도 쉽게 휘어질 수있다는 것이 연구팀의 설명입니다. 따라서 또 하나의 피부처럼 부착이 가능합니다.
 연구자들은 이 센서를 표피 광학 센서'epidermal' photonic sensors 라고 부르는데 피부의 열을 민감하게 감지하는 능력을 지니고 있습니다. 피부의 온도는 혈류량 및 습도등과 밀접한 관계를 지니고 있기 때문에 부착한 사람이 혈액 순환이 제대로 되고 있는지 간접적으로 측정할 수 있습니다. 즉 혈액 순환이 제대로 되지 않고 피가 공급되지 않으면 온도가 떨어질 것이므로 이를 바로 전송한다면 빠른 응급 처치가 가능하다는 것입니다. 

 또 한가지 재미있는 응용은 피부의 습도를 측정하는 것입니다. 피부의 습도에 따라서 온도 전도율도 변하는데 이 센서는 그 미세한 차이도 측정이 가능하다고 합니다. 이 기능은 특히 화장품 및 미용 제품을 생산하는 회사들이 관심을 보일 것이라고 연구자들은 생각하고 있습니다.
 한편 이 센서들은 평방 밀리미터 단위로 열을 측정해서 색상을 변화시키는 능력을 가지고 있습니다. 단순한 구조로 피부나 물질 표면의 온도를 높은 해상도로 측정이 가능하므로 앞으로 여러 영역에서 응용이 가능하지 않을까 하는 상상도 가능합니다. 
 물론 신기술이라는게 항상 그러하듯 실제 기술이 제품으로 연결되어 시장에서 성공적으로 안착하는 것은 여러 번의 어려운 과정을 거쳐야 합니다. 즉 새롭게 개발되는 놀라운 신기술 가운데 극히 일부만이 실제로 응용된다는 것입니다. 그러나 분명한 것은 이렇게 많은 피부 부착형 센서들이 연구 되고 있고 그 수요가 분명히 존재하는 만큼 미래에는 아마도 피부 부착형 센서들이 실용화 단계에 도달해 환자의 모니터링과 치료에 도움을 줄 것으로 기대합니다. 
 이 연구는 Nature Communications 에 실렸습니다. 
 참고 
      

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