DGIST, 세탁해도 전기신호 잘 전달되는 나노메시 생체소자 개발

내구성과 세탁 안정성이 뛰어난 고내구도 나노메시 생체소자가 개발됐다.

대구경북과학기술원(DGIST·총장 국양)은 이성원 화학물리학과 교수 연구팀이 최지혁 한국지질자원연구원 박사 연구팀과 공동연구를 통해 세계 최초로 내구성과 세탁 안정성이 탁월한 고내구도 나노메시 생체소자를 개발했다고 28일 밝혔다.

이성원 DGIST 화학물리학과 교수(앞줄 가운데)와 연구팀원들.

'통기성 나노 메시 생체디바이스'는 액체·기체 투과성이 우수한 차세대 웨어러블 디바이스이다. 피부에 부착해 장기간 생체신호를 모니터링해도 땀이 축적되지 않아 피부염 및 각종 피부질환을 예방할 수 있다는 장점이 있다. 체액 투과성도 좋아 체내 삽입 시에도 신진대사에 영향을 주지 않는다.

통기성 나노메시 생체디바이스는 고분자 나노파이버-메시 구조 위에 금속을 증착한 방법으로 제조하기 때문에 내구성이 약하고, 필름 기반 웨어러블 디바이스보다 전기적 신호의 결함이 쉽게 발생하는 문제점이 있다. 내구성이 약해 외부 충격 시 얇은 고분자 나노파이버 위에 증착된 금속이 갈라져 전기적 신호 결함이 쉽게 발생한다.

고내구도 통기성 디바이스 관련 이미지. a) 피부에 부착된 고내구도 통기성 디바이스. b) 고내구도 통기성 디바이스 이미지 c) 고내구도 통기성 디바이스 제작 공정. d) 고내구도 통기성 디바이스 IPL-EP 처리 전 후 이미지 e) f) 고내구도 통기성 디바이스 전자현미경 사진 g) EDS맵핑 이미지

연구팀은 나노파이버 메쉬 기판에 코어쉘 메탈나노와이어(금이 은을 감싸고 있는 이중구조의 금속 나노와이어) 네트워크가 삽입된 디바이스를 만들어 취약한 내구성을 극복했다. 해당 기술은 먼저 고분자 나노섬유 위에 은 나노와이어를 도포하고, 광소결 방식을 통해 물리적으로 결합해 내구성을 강화하고, 화학 안정성 및 생체 친화성 향상을 위해 금이 은을 감싸는 이중 구조 금속 나노와이어를 제작했다. 연구팀은 제작한 디바이스를 실제 50회 세탁해 봤지만 세탁 후에도 전기적 신호가 정상적으로 전달되는 것을 확인했다.

이성원 교수는 “생체 친화성 측면에서 가장 진보한 나노섬유 기반 생체 소자기술은 그동안 내구성이 가장 취약점이었다. 이번 연구를 통해 하나의 해결방안을 제시하게 됐다”며, “앞으로 이 기술이 다양한 분야에서 활용되기를 기대한다”고 밝혔다.

연구는 화학물리학과 이성원 교수팀(정우성 박사, 배지훈, 최혁주, 마요한 박사과정생, 이선민, 이선학 석사과정생)과 한국지질자원연구원 최지혁 박사 연구팀(박서연 석사연구생)이 공동으로 수행했다. 한국연구재단 선도연구인 '자성기반 라이프케어센터'의 지원으로 수행된 이번 연구결과는 최근 재료 분야 저명한 국제학술지 '머티리얼즈 투데이(Materials Today)'에 게재됐다.

대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com