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