KAIST, 고발습 부착형 유연소재 개발...장시간 부착해도 피부 트러블 없어

KAIST 조영호·윤성현 연구팀
얇은 폴리머에 미세공극 균일하게 형성
하루 땀 발생보다 1.8배 높은 수분 투과율
피부 홍조·발진 유발 낮아 상시 착용 가능

피부부착용 기기 장시간 착용으로 발생하는 피부 문제를 해결할 수 있는 원천기술이 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)은 조영호 바이오 및 뇌공학과 교수팀이 피부 발생 땀의 양을 뛰어넘는 '발습 효과'를 가진 다공성 폴리머 유연 소재와 제조공정을 개발했다고 27일 밝혔다.

균일한 미세공극과 높은 수분투과도를 가진 다공성폴리머 단면
균일한 미세공극과 높은 수분투과도를 가진 다공성폴리머 단면

기존 피부부착형 유연 소재는 땀을 모두 증발시키지 못해, 장기간 피부에 부착할 때 발진이나 홍조를 유발하는 단점이 있었다.

연구팀은 폴리머 소재 내 미세공극(구멍)을 균일하게 형성, 높은 수분 투과도를 가지도록 했다. 상시 착용 가능한 피부부착형 패치 개발을 가능케 했다.

KAIST 바이오 및 뇌공학과 소속 윤성현 박사가 주도한 이번 연구 관련 논문은 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포트' 1월 13일 자 온라인판에 게재됐다.

기존 다공성 폴리머는 설탕 등 고형 입자를 폴리머에 혼합한 후 용액으로 입자를 녹여서 공극을 형성하는데 고형 입자 크기와 분포가 불균일해 얇은 박막 형성이 불가능하다. 연구팀은 고형 입자 대신 구연산 용액을 폴리머에 혼합한 후 온도조절로 용액을 결정화해 작고 균일한 입자를 분리해내고 이를 에탄올로 녹여냈다. 그 결과 공극 크기가 작고 균일하며 얇은 막 형성이 가능한 다공성 폴리머 유연 소재와 제조공정을 개발하는 데 성공했다.

KAIST 바이오 및 뇌공학과 소속 조영호 교수(사진 왼쪽)와 윤성현 박사.
KAIST 바이오 및 뇌공학과 소속 조영호 교수(사진 왼쪽)와 윤성현 박사.

개발 소재는 기존 대비 공극 크기를 약 15분의 1로 줄이고, 크기 균일도가 2배 증가했다. 스핀 코팅으로 21~300㎛ 두께 얇은 막을 만들 수 있다. 또 피부의 하루 땀 발생량(432g/㎡)보다 1.8배 높은 수분 투과율(770g/㎡)을 가진다. 장시간 부착해도 피부홍조나 발진이 생기지 않았다.

조영호 교수는 “고발습 유연 소재 박막 위에 인간 생체신호를 측정할 수 있는 센서를 집적해 상시 착용 가능한 반창고형 감정 측정 패치를 개발하고 있다”며 “이번 연구로 피부부착형 웨어러블 소자 착용 시간을 늘리는 계기를 마련했다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com