혈압관리 편해지겠네…“파스처럼 붙이면 24시간 측정”

한국기계연구원-KIST, 피부 부착형 혈압센서 개발
특수 소재·초음파 사용…기존 광학식보다 더 정확

한국기계연구원(KIMM) 허신 책임연구원 팀이 한국과학기술연구원(KIST) 이병철 박사 팀과 공동으로 세계 최초의 ‘피부 부착형 초음파 혈압 센서’를 개발했다고 8일 밝혔다. 사진은 기사의 내용을 바탕으로 생성. Chat GPT

고혈압 환자에게 매일 아침 커프(혈압 측정 밴드)로 혈압을 측정하는 일은 불편하지만 꼭 해야 하는 ‘숙제’ 같았다. 앞으로는 얇은 패치 하나를 피부에 붙이는 것만으로 24시간 내내 정확한 혈압 관리가 가능해질 전망이다.

한국기계연구원(KIMM)은 AI로봇연구소 허신 책임연구원 팀이 한국과학기술연구원(KIST) 이병철 박사 팀과 공동으로 세계 최초의 ‘피부 부착형 초음파 혈압 센서’를 개발했다고 8일 밝혔다.

이번에 개발된 센서의 핵심은 병원에서 태아나 내장 기관을 검사할 때 쓰는 ‘초음파’ 기술을 동전만 한 크기의 스티커 안에 담아냈다는 점이다. 원리는 잠수함이 음파를 쏘아 물체의 거리를 측정하는 것과 비슷하다. 센서를 피부에 붙이면 미세한 초음파를 혈관 쪽으로 발사하고, 혈관 벽에 부딪혀 되돌아오는 신호를 분석한다.

심장이 뛸 때마다 혈관은 풍선처럼 늘어났다가 줄어드는 것을 반복하는데, 이 미세한 ‘혈관 지름’의 변화를 실시간으로 포착해 혈압 수치로 환산하는 방식이다. 기존 혈압계처럼 혈관을 압박하지 않아 통증이 없는 것도 장점이다.

연구진은 이 기술을 구현하기 위해 ‘PMN-PT’라는 특수 압전 소재를 사용했다. 이 소재는 기존 초음파 센서보다 감도가 월등히 뛰어나 미세한 혈관의 움직임도 놓치지 않고 잡아낸다. 

문제는 이 소재가 열에 매우 약하다는 점이다. 센서를 유연한 기판에 붙이려면 납땜 과정에서 높은 열이 필요한데, 이 과정에서 센서가 망가지기 일쑤였다.

공동 연구팀은 ‘저온 솔더링’이라는 신공법으로 문제를 해결했다. 150℃ 이하의 낮은 온도에서도 녹는 특수 합금(주석-비스무트)을 이용해 열 손상 없이 센서를 유연한 플라스틱 막 위에 단단히 고정하는 데 성공했다. 이를 통해 몸의 굴곡진 부위에도 들뜨지 않고 파스처럼 붙일 수 있다. 센서의 두께는 머리카락 몇 가닥 수준인 0.5㎜, 무게는 1g 미만에 불과하다.

기존 스마트워치 등이 사용하는 ‘광학식(빛)’ 측정 방식의 한계도 뛰어넘었다. 빛으로 혈류량을 재는 기존 방식은 땀이 나거나 피부색이 짙으면 정확도가 떨어지고, 주기적으로 커프 혈압계로 측정해야 하는 하는 불편함이 있었다. 반면 초음파 방식은 피부 깊숙한 곳의 혈관을 직접 들여다보기 때문에 외부 환경의 영향을 거의 받지 않는다.

허 연구원은 “이번 기술은 인체 부착형 초음파 센서를 통해 커프 없이도 연속 혈압 측정이 가능함을 세계 최초로 입증했다”며 “향후 AI 기반 혈압 분석 기술과 결합해 개인 맞춤형 심혈관 질환 예측 및 스마트 헬스케어 플랫폼의 핵심 기술로 발전시킬 것”이라고 말했다.

연구 결과는 학술지 ‘Microsystem & Nanoengineering’에 이달 게재됐다.