피부에 잉크 한 방울 '톡'…부드럽게 잠입해 질병 치료한다

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KAIST 연구팀이 피부에 부착하거나 신체 조직에 이식하면 체온에 의해 부드럽게 변해 마치 신체 조직의 일부처럼 함께 움직이는 전자잉크를 개발했다. /사진=KAIST

국내 연구팀이 사람의 체온에 따라 부드럽게 변해 피부 조직의 일부처럼 움직이는 전자잉크를 개발했다. 웨어러블 의료 기기 등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

KAIST(한국과학기술원)는 정재웅 전기및전자공학부 교수 연구팀이 스티브박 신소재공학과 교수 연구팀과 공동연구해 체온에 의해 부드러워져 인체 친화적인 바이오 전자소자를 구현할 수 있는 액체금속 기반 전자잉크를 처음 개발했다고 6일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스'에 지난달 28일 게재됐다.

연구팀이 개발한 전자잉크는 사람의 피부나 신체 조직에 이식해 건강 상태를 모니터링하고 질환을 치료하는 웨어러블·임플란터블 생체 소자로 활용할 수 있다.

기존 딱딱한 형태의 의료기기는 피부와의 촉감·강성도 차이로 인해 피부에 붙일 때 불편한 느낌을 준다. 신체 조직에 삽입할 경우엔 염증 반응도 유발할 수 있다. 반대로 피부처럼 부드러운 의료기기는 피부나 조직에 삽입할 때 몸의 일부처럼 이질감 없이 사용할 수 있지만 특유의 유연성 때문에 정교하게 조작하기 어렵다.

전자잉크는 기존의 한계를 극복했다. 상온에서는 단단함을 유지해 손쉽게 조작할 수 있다. 피부에 부착하거나 신체 조직에 이식하면 체온에 의해 부드럽게 변해 마치 신체 조직의 일부처럼 함께 움직인다.

전자잉크의 핵심 소재인 갈륨은 금속이지만 미온(29.76 ℃)에서 녹는점을 가진다. 고체와 액체 간 상태 변화가 쉽고 전기전도성이 높으며 무독성이다. 3D 프린팅을 활용하면 사용자 맞춤형 전자소자도 제작할 것으로 보인다.

연구팀은 전자잉크 기술을 활용해 초박막 광 혈류측정 전자 피부센서와 무선 광전자 임플란트 장치를 제작했다. 상온(25℃)에서는 딱딱하지만 체온(36.7℃)에 노출되면 부드럽게 변환돼 안정적으로 동작한다. 사용 후 인체에서 제거하면 닷 딱딱한 형태로 변해 재사용할 수 있다.

연구를 이끈 정재웅 교수는 "다목적 전자기기, 센서, 로봇 기술뿐만 아니라 고정된 형태를 갖는 기존 전자기기의 한계를 극복해 새로운 가능성을 열 수 있을 것"이라고 전했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부에서 추진하는 한국연구재단 전자약 기술개발사업, 기초연구실 지원사업, 중견연구자 지원사업, 한국전자통신연구원(ETRI) 개방형융합선행연구의 지원을 받아 수행됐다.

전자잉크의 제작과정 및 3D 직접쓰기 프린팅 기법을 보여주는 그림 (왼쪽). 광혈류 전자센서가 상온에서 뻣뻣한 강성모드를 유지하다가 체온에 의해 피부의 미세주름에 밀착되는 유연모드로 변화하는 과정이다. (오른쪽 위) 체온으로 강성모드에서 유연모드로 전환되는 광혈류 전자센서의 활용에 대한 개념도 (오른쪽 아래)./사진=KAIST

박건희 기자 wissen@mt.co.kr