UNIST, 젤·접착제 필요 없는 고성능 심전도 패치 개발

차가운 젤·가려움 유발 화학 접착제 필요 없어
액체금속·고무실리콘 활용한 심전도 패치 개발해

사진제공=UNIST

차가운 젤을 바르고 화학 접착제로 붙여야 하던 기존의 심전도 검사 패치의 한계를 해결한 새로운 고성능 심전도 패치가 개발됐다.

10일 UNIST는 기계공학과 정훈의 교수 연구팀은 액체금속과 고무 실리콘의 미세 구조를 활용해 젤과 접착제가 없어도 피부에 쉽게 붙는 고성능 심전도 패치를 개발했다고 밝혔다.

연구팀이 개발한 패치는 20마이크로미터(㎛, 1㎛는 100만분의 1m) 폭의 액체금속 관이 달팽이 집처럼 돌돌 말린 형태다. 피부에 직접 닿는 관 아래 부분이 뚫린 구조라 심장 박동 신호가 액체금속 전극에 바로 전달될 수 있다. 덕분에 젤이 없이도 심박신호를 잘 포착한다.

피부와 닿은 면이 뚫려 있어 압력을 받으면 액체금속이 밑으로 새어 나올 수 있지만 연구팀은 관 하단에 안쪽으로 말려 들어간 수평 돌기 구조를 만들어 이를 해결했다. 또 관이 워낙 얇아 금속이라도 차가운 느낌이 들지 않는다. 또한 패치 전체에 있는 지름 28㎛, 높이 20㎛ 크기의 미세한 돌기 덕분에 피부 미세 굴곡에 맞춰 빈틈없이 부착되면서 접착제가 필요 없어졌다.

물리적 접착력이 높아진 덕분에 전극 저항도 상용 패치보다 5배 이상 낮아졌다. 작은 신호도 잡아내고 격하게 움직여도 정확하게 심박 신호를 검출해 낼 수 있다는 의미다. 연구팀은 “패치 접착력이 100g 중량을 매달아도 거뜬히 견딜 수 있을 정도”라며 “실제 걷거나 뛰는 격렬한 활동 중에도 상용 심전도 패치보다 약 2배 높은 신호 정확도를 유지했다”고 설명했다.

(좌측부터) 정훈의 교수, 이상우 연구원, 송현석 연구원, 김진서 연구원.사진제공=UNIST

기존에 병원에서 쓰는 일회용 패치와 달리 500회 이상 재사용할 수 있고 내구성도 개선됐다. 일회성 접착제가 아니라 미세 구조 때문에 발생하는 접착력이고, 젤이 말라버리면 신호 정확도가 떨어지는 상용 패치와 달리 젤 없이도 오랫동안 정확한 심전도 측정이 가능하기 때문이다.

정훈의 교수는 “액체금속의 누설 문제와 피부 접착 문제를 정교한 구조 설계만으로 동시에 해결한 것”이라며 “피부가 민감한 환자를 대상으로 하는 장기 건강 모니터링 기술, 고정밀 인간 기계 상호작용 인터페이스 등 차세대 웨어러블 시스템의 원천 기술로 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.

연구팀은 이 기술을 정 교수와 전기전자공학과 김재준 교수가 공동 창업한 기업인 ㈜앤빅스랩에 이전해 상용화를 추진하고 있다. 독보적인 패치 기술에 온칩 AI(On-chip AI)를 결합한 솔루션으로 차세대 웨어러블 헬스케어 시장을 선점하겠다는 계획이다.

한편 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 표지 논문(Inside Front Cover)으로 선정돼 1월 5일 출판됐다. 연구 수행은 과학기술정보통신부, 산업통상자원부와 한국연구재단의 지원을 받아 이루어졌다.

장형임 기자 jang@sedaily.com