피부의 숨결을 감지하는 신개념 웨어러블 센서 개발
- - 비침습적으로 양방향 기체 분자 흐름의 정밀한 측정 가능 확인 -
□ 완전한 비침습으로 진단 및 관리가 가능한 웨어러블 센서가 개발돼 주목된다.
□ 한국연구재단(이사장 홍원화)은 한국과학기술연구원 신재호 박사 연구팀이 피부를 통해 들어오고 나가는 양방향 기체 분자 흐름(Epidermal Gas Flux)을 정밀하게 측정하는 웨어러블 시스템을 개발했다고 밝혔다.
□ 피부는 체내와 체외를 구분 짓는 우리 몸의 최외곽 경계로, 다양한 기체 분자가 오가는 통로가 되고 있다.
⃝ 즉, 피부는 우리 몸의 건강에 대한 중요한 정보를 외부로 실어 나르는 정보의 고속도로가 될 뿐만 아니라, 휘발성 유기 화합물과 같은 대기 중에 존재하는 해로운 물질이 우리 순환계에 녹아들게 하는 통로의 역할을 한다.
⃝ 그러나 지금껏 피부 표면에서의 기체 흐름을 정밀하게 측정해 내는 기술은 개발되거나 보고된 바 없었다. 의료기관과 같은 전문 시설에서만 활용이 가능한 장비들이 개발된 적은 있지만, 이것 역시 수증기와 같은 특정 기체의 단방향 흐름만 측정 가능했다.
□ 이에 연구팀은 피부 위에 부착하는 것만으로도 피부 표면에서의 다양한 기체 흐름을 수일 이상 지속적으로 모니터링할 수 있는 완전 자립형 웨어러블 시스템*을 고안해 개발했다.
* 완전 자립형 웨어러블 시스템 : 배터리, 마이크로 프로세서, 무선통신 기능 등이 통합⋅매립되어, 유선 연결 없이도 독자적으로 구동할 수 있는 웨어러블 센서 시스템.
⃝ 이 시스템은 아주 단순한 원리에 착안해 개발됐다. 개울물을 손바닥으로 막으면 물이 손바닥을 따라 차오르는데, 이때 차오르는 속력이 개울물의 원래 유속을 반영한다. 연구팀은 동일한 원리를 소형 가스 센서와 전자-기계식 밸브 시스템을 이용해, 피부 위 어디에서든 기체의 유속을 측정할 수 있는 형태로 재구성했다.
⃝ 더불어 심도 있는 동물실험 및 초기 임상실험을 통해 피부 장벽 기능의 정밀 진단, 취약 인구의 항상성* 모니터링, 개인의 위생 상태 평가, 환경 유해인자에 의한 피부 열화 평가, 염증 및 감염을 포함한 외상 치유 전과정 모니터링 등에 폭넓게 활용될 수 있음을 실증했다.
* 항상성 : 우리 몸이 외부 환경의 변화에도 불구하고 내부 환경을 일정하게 유지하려는 기능.
□ 이번 연구 결과를 통해 피부과학, 중환자 관리, 전염병 통제, 환경안전 및 외상 치료 등 보건의료의 넓은 영역에 걸쳐 ‘완전 비침습적 진단 및 관리’라는 새로운 트렌드가 제시될 것으로 기대된다.
⃝ 신재호 선임연구원은 “상품화 연구를 통해 전문 의료기기, 피부 미용기기, 개인 위생기기 등 다양한 형태로 개발되며 실질적 시장 가치를 창출할 수 있을 것으로 보인다”고 말했다.
□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구자 국제연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 과학기술 분야 국제학술지 ‘네이처(Nature)’에 4월 9일 게재되었다.
