삼성 종기원, 피부에 붙어 늘어나는 '스트레처블' OLED·센서 상용화 가능성 입증

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삼성전자 종합기술원 스트레처블 헬스 모니터링 시스템(사진=삼성전자 뉴스룸)
<삼성전자 종합기술원 스트레처블 헬스 모니터링 시스템(사진=삼성전자 뉴스룸)>

삼성전자가 피부 움직임에 따라 탄력적으로 변하는 차세대 디스플레이와 센서 기술 연구 결과를 발표했다. 반도체 공정에 적용 가능해 늘어나거나 줄어드는 '스트레처블(Stretchable)' 기기 상용화 가능성을 입증했다는 평가다.

삼성전자 종합기술원은 사람 피부에 부착, 몸 움직임에 따라 늘어나고 줄어들면서도 성능 저하 없이 동작 가능한 '스트레처블 센서와 OLED 디스플레이 개발 연구' 결과를 발표했다고 6일 밝혔다.

연구진은 스트레처블 OLED 디스플레이와 광혈류 측정(PPG) 센서를 하나의 기기에 통합, '스트레처블 전자 피부' 폼팩터를 구성해 연구를 진행했다. 탄성력과 복원력이 우수한 고분자 화합물 '엘라스토머' 조성과 구조를 바꿔 스트레처블 OLED 디스플레이와 광혈류 센서 기판에 적용했다.

연구진은 맥을 짚는 동맥(요골동맥)이 위치한 손목 안쪽에 통합 폼팩터를 전자 피부 형태로 부착했다. 전자 피부는 손목을 움직여 피부가 30%까지 변형되어도 특성 저하가 없었다. 또 1000회 반복해 길이를 늘려도 OLED 디스플레이와 광혈류 센서가 안정적으로 구동한다는 것을 확인했다. 특히 광혈류 센서는 손목이 움직일 때 기준으로 고정형 실리콘 센서 대비 2.4배 높은 심박 신호를 추출하는 결과를 얻었다. 스트레처블 센서는 피부와 접착성이 우수해 다른 센서에 비해 노이즈가 적고 높은 감도로 심박 측정이 가능하다.

스트레처블 기기의 새로운 가능성을 입증한 삼성전자 종합기술원 연구진. (왼쪽부터) 삼성전자 종합기술원 유기소재랩 정종원 전문(공동제1저자), 윤영준 전문(교신저자), 이영준 전문(공동제1저자)(사진=삼성전자 뉴스룸)
<스트레처블 기기의 새로운 가능성을 입증한 삼성전자 종합기술원 연구진. (왼쪽부터) 삼성전자 종합기술원 유기소재랩 정종원 전문(공동제1저자), 윤영준 전문(교신저자), 이영준 전문(공동제1저자)(사진=삼성전자 뉴스룸)>

이번 연구 결과는 반도체 공정에 적용이 가능해 스트레처블 기기 상용화 가능성을 업계 최초로 입증했다.

윤영준 전문연구원은 “늘리고 줄어드는 '연신' 성능이 높은 센서와 디스플레이는 실제 피부와 일체감이 우수하기 때문에 수면, 운동 등 일상에서 제약 없이 장시간 생체 정보를 측정할 수 있는 것이 장점”이라면서 “특정 질환을 지닌 환자뿐만 아니라 일반인과 영유아를 위한 웨어러블 헬스케어 제품으로 응용 가능성도 클 것”이라고 기대했다.

정종원 전문연구원은 “앞으로 전자 피부 심박 센서뿐만 아니라 산소 포화도, 근전도, 혈압 등 다양한 생체 신호를 모니터링할 수 있는 스트레처블 센서와 고해상도 프리폼 디스플레이로 확장할 것”이라고 밝혔다.

연구 결과는 세계적 학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 4일(미국 현지시간) 게재됐다.

권동준기자 djkwon@etnews.com