심전도 검사 때 패치를 붙이면 차가운 느낌이 훅 들어온다. 신호를 또렷하게 잡기 위해 바르는 젤 때문이다. 패치 가장자리의 화학 접착제는 피부 발진이나 자국을 남기기도 한다. 이러한 젤과 접착제 없이도 피부에 잘 붙고 성능도 뛰어난 심전도 패치가 나왔다.
정훈의 UNIST 기계공학과 교수팀은 액체금속과 고무 실리콘의 미세 구조를 활용해 젤과 접착제가 필요 없는 고성능 심전도 패치를 개발했다고 9일 밝혔다.
이 패치는 20마이크로미터(㎛, 1㎛는 100만분의 1m) 폭의 미세 액체금속 관이 달팽이 집처럼 돌돌 말려 있는 구조다. 피부에 직접 닿는 관 아래 부분이 뚫려 있어 심장 박동 신호가 액체금속 전극에 바로 전달된다. 덕분에 젤 없이도 심박 신호를 잘 포착한다.
피부에 닿는 면이 뚫려 있으면 압력을 받을 때 액체금속이 밑으로 새어 나올 수 있는데, 관 하단에 안쪽으로 말려 들어간 수평 돌기 구조를 만들어 이를 해결했다. 관이 워낙 얇아 금속이라도 차가운 느낌이 들지 않는다.
접착제 역할은 패치 전체에 있는 지름 28㎛, 높이 20㎛ 크기의 미세 돌기가 담당한다. 미세 돌기의 끝 부분을 넓게 설계해 피부에 빈틈없이 부착되고 접촉 면적이 늘어나 접착력도 더 강하다.
이 패치의 전극 저항은 기존 상용 패치보다 5배 이상 낮아 작은 신호도 잡아내고, 격하게 움직여도 정확하게 심박 신호를 검출해냈다. 100g 중량을 매달아도 견딜 수 있을 정도의 접착력을 지녔고, 걷거나 뛰는 격렬한 활동 중에도 상용 패치보다 약 2배 높은 신호 정확도를 유지했다. 젤이 마르면 버리는 일회용 패치와 달리 500회 이상 재사용할 수 있다.
정훈의 교수는 “액체 금속의 누설과 피부 접착 문제를 정교한 구조 설계만으로 동시에 해결했다. 피부가 민감한 환자의 장기 건강 모니터링, 고정밀 인간-기계 상호작용 인터페이스 등 차세대 웨어러블 시스템의 원천 기술로 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.
정 교수팀은 이 기술을 앤빅스랩에 이전해 상용화를 추진한다. 앤빅스랩은 독보적 패치 기술에 온칩 AI(On-chip AI)를 결합한 솔루션으로 차세대 웨어러블 헬스케어 시장을 선점한다는 계획이다
이번 연구 성과는 국제학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)' 1월 5일자에 표지 논문으로 실렸다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com