기초硏, 김대형 연구원 연구팀 웨어러블전자시스템 개발

웨어러블 전자소자를 집적시킨 의료용 패치를 피부에 부착하는 모습. IBS 제공
국내 연구진이 피부에 부착할 수 있는 차세대 웨어러블 나노소자를 개발했다.

기초과학연구원(IBS)은 나노입자연구단 김대형 연구원(서울대 화학생물공학부 교수) 연구팀이 나노물질을 사용해 운동장애 질환을 진단하고 치료까지 가능한 웨어러블 전자시스템을 개발했다고 30일 밝혔다.

이번 연구결과는 세계 최고 권위 학술지인 ‘네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)’ 3월 31일자에 게재됐다.

이 시스템은 파킨슨병과 같은 운동장애 질환의 발병 여부를 상시 모니터링해 측정 결과를 메모리에 저장할 수 있다. 또 저장된 정보의 패턴 분석을 통해 질환 진단이 가능하며 결과에 따라 피부에 약물을 투여해 치료까지 할 수 있다. 특히 기존 반도체 공정에 나노입자를 적용해 전력소모를 획기적으로 낮추는 등 오랫동안 안정적으로 작동하는 저전력 디바이스를 구현하는데 성공했다.

연구팀은 보통의 전자소자에서 사용되는 실리콘 웨이퍼나 유리기판 등 딱딱한 기판 대신 휘거나 늘일 수 있는 패치 위해 나노박막과 나노입자를 배열한 전자소자를 전사-인쇄하는 방법으로 유연한 전자소자를 제작했다. 나노물질의 전사-인쇄 방법은 합성된 고성능 전자 재료들을 구부릴 수 있는 성질의 기판에 옮기는 기술로 쉽고 간단하게 넓은 면적에 걸쳐 적용할 수 있는 장점이 있다.

김대형 연구원
연구팀은 이 방법을 이용해 사람의 피부와 비슷하게 25% 정도까지 늘어날 수 있는 센서와 메모리 소자, 히터 등의 다양한 전자소자를 만들었다. 여기에 다양한 나노입자를 주입해 약물전달 등의 치료까지 할 수 있는 시스템을 개발, 웨어러블 의료용 전자패치 형태로 구현하는데 성공했다.

이 시스템은 나노박막 센서로 측정한 운동 장애의 패턴을 메모리에 저장한 뒤 분석해 질병징후를 진단하고 전자히터를 통해 나노입자에 들어있는 치료용 약물을 피부에 투여하는 방식이다.

이번 연구는 나노물질을 이용하면서도 기존에 존재하는 반도체 기술의 변형을 통해 피부에 부착하는 고성능 웨어러블 전자기기에 사용할 수 있는 기초 전자소자 개발 기술을 제시했다는 점에서 의미가 있다고 연구팀은 전했다.

김대형 연구원은 “이번 연구성과는 차세대 피부 부착형 헬스케어 전자기기의 연구개발을 선도하는 계기가 될 것”이라며 “앞으로 스마트폰과 같은 모바일 기기와 연동해 활용될 경우 원격 진료 등 신시장 창출에도 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

한편 김 연구원은 세계 최고 권위의 ‘엠아티 테크놀로지 리뷰(MIT Technology Review)’에서 선정한 ‘35세 이하의 세상을 바꿀 위대한 과학자 35인’에 이름을 올리기도 했다.

유주경 기자 willowind@ggilbo.com

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