당뇨발 절단 위험 낮춘다… 상처 악화 신호 읽는 ‘무전원 스마트 패치’ 개발

카이스트 연구진이 당뇨성 궤양 관리를 위한 센서 패치를 개발했다./카이스트

당뇨병 환자에게 상처는 단순한 피부 손상으로 끝나지 않을 수 있다. 특히 발에 생기는 ‘당뇨성 궤양(당뇨발)’은 상처가 잘 낫지 않고 감염이나 조직 괴사로 이어질 수 있어, 치료 시기를 놓치면 절단까지 고려해야 하는 대표적인 당뇨 합병증이다.

이런 위험을 줄이기 위해 상처 상태를 눈으로 확인하고, 스마트폰으로 수치까지 확인할 수 있는 스마트 드레싱 패치가 개발됐다.

박인규 카이스트 기계공학과 석좌교수 연구진은 하지환 국립한밭대 교수, 정준호 한국기계연구원 연구원, 웨이 가오 미국 캘리포니아공과대 교수와 공동으로 당뇨성 궤양 관리를 위한 ‘무선·무전원 기반 광전자 다중 모달 센서 패치’를 개발했다고 14일 밝혔다.

이번 패치는 상처를 덮어 보호하는 드레싱 기능에 진단 센서를 결합한 형태다. 상처 부위의 포도당 농도, 산성도, 온도 변화를 동시에 살펴볼 수 있다. 쉽게 말해, 상처가 나빠질 때 몸에서 나타나는 여러 신호를 하나의 패치가 읽어내는 방식이다.

연구진은 먼저 전기방사 공법으로 기능성 나노섬유 드레싱을 만들었다. 전기방사는 전기장을 이용해 머리카락보다 훨씬 가는 섬유를 뽑아내는 기술이다. 이렇게 만든 드레싱은 당뇨발 상처에서 포도당 농도가 높아지거나 산성도가 변하면 색이 달라진다.

즉, 상처가 악화될 가능성이 생기면 패치 색이 바뀌어 환자나 의료진이 위험 신호를 직관적으로 확인할 수 있다. 피부를 절개하거나 피를 뽑지 않는 비침습 방식이기 때문에 환자 부담도 줄일 수 있다.

여기에 연구진은 광전자 센서 시스템을 더했다. 광전자는 빛과 전기 신호를 함께 활용하는 기술이다. 패치 안의 발광다이오드(LED)가 빛을 내고, 광다이오드라는 빛 감지 센서가 드레싱 색 변화를 반사율로 읽어 전기 신호로 바꾼다.

기존처럼 카메라로 색을 촬영하는 방식은 주변 조명에 따라 결과가 달라질 수 있다. 반면 이번 패치는 빛을 직접 쏘고 반사된 정도를 측정하기 때문에 더 안정적인 데이터를 얻을 수 있다.

이번 기술의 가장 큰 특징은 배터리가 필요 없다는 점이다. 패치에는 근거리무선통신(NFC) 기반의 유연 회로가 적용됐다. NFC는 스마트폰 교통카드나 간편결제에 쓰이는 것처럼 가까운 거리에서 전력과 데이터를 주고받는 기술이다.

환자가 스마트폰을 패치 가까이에 대면, 패치가 무선으로 전력을 공급받아 작동한다. 이후 측정된 상처 정보는 스마트폰으로 전송된다. 별도 장비나 복잡한 검사 과정 없이 앱을 통해 상처 상태를 바로 확인할 수 있는 셈이다.

박인규 석좌교수는 “매일 바늘로 손가락을 찔러야 하는 당뇨 환자들의 고통을 덜어주기 위해 시작한 연구가 합병증의 선제적 진단 기술로 이어졌다”며 “이번 기술은 향후 당뇨뿐 아니라 다양한 만성질환의 무채혈 진단 기술로 확장될 수 있는 핵심 원천기술이 될 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 재료과학 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)’에 지난 1월 게재됐으며, 표지 논문으로 선정됐다.

참고 자료

Advanced Functional Materials(2026), DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.202532167

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