아주대·GIST 연구팀, '생체신호 감지' 고감도 전자 피부 개발

"수직 구조 유기 전기화학 트랜지스터 활용…초저전압으로도 구동"

(수원=연합뉴스) 김솔 기자 = 아주대학교는 광주과학기술원(GIST)과 공동 연구를 진행해 낮은 수준의 전압으로도 생체신호를 측정할 수 있는 고감도 전자 피부를 개발했다고 12일 밝혔다.

연구 개략도(왼쪽)와 실제 인체에 부착된 연구팀 개발 장치 [아주대 제공. 재판매 및 DB 금지]

전자 피부는 인간의 피부에 부착해 심박수, 체온 등 생체신호를 감지하고 다양한 정보를 수집할 수 있는 전자장치이다.

통상 전자 피부 제작에는 미세한 이온 변화를 전기 신호로 변환할 수 있는 유기 전기화학 트랜지스터(전기 스위치와 전압 증폭 작용을 하는 반도체 소자)가 활발하게 활용돼왔다.

현재까지 개발된 전자 피부 형태의 유기 전기화학 트랜지스터는 피부에 부착된 상태에서 인간이 움직일 때마다 내부 소자의 형태가 변형돼 감도 높은 생체 신호 측정이 어렵다는 한계가 있었다.

공동 연구팀은 유기 전기화학 트랜지스터가 양옆에 전극이 배치된 평면 구조로 이뤄져 있다는 점에서 한계가 비롯된다고 보고 전극이 위아래로 배치된 수직 구조를 취하기로 결정했다.

이번에 개발된 유기 전기화학 트랜지스터는 전류가 흐르는 채널의 길이가 500㎚ 미만이며 움직임이 발생할 경우 소자가 받는 힘을 분산하기 위해 원형 형태로 설계됐다.

연구팀은 해당 유기 전기화학 트랜지스터를 1㎛ 두께의 고분자 기반 기판 위에 설치해, 머리카락 두께의 100분의 1 수준인 2㎛ 두께로 이뤄진 초박형 센서를 제작했다.

새롭게 개발된 기기의 신호 증폭률은 400㎳로 종전 방식으로 제작된 기기에 비해 10배 이상 높으며 구동 안정성 또한 30배 이상 향상됐다고 연구팀은 설명했다.

연구를 진행한 박성준 아주대 전자공학과·지능형반도체공학과 교수는 "아주 낮은 전압으로도 높은 감도로 생체 신호를 측정할 수 있는 비침습적 모니터링 기술을 개발했다는 점에서 의의가 있다"며 "추후 다양한 기능을 갖춘 초소형·초박형 웨어러블 기기를 구현하는 데에도 도움이 될 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼스'(Advanced Materials) 11월호에 실렸다.

연구는 과학기술정보통신부 나노 소재 글로벌 영커넥트·나노 소재 기술 개발사업과 아주대 연구비 지원을 받아 수행됐다.

sol@yna.co.kr

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