액체금속복합체 기반 전자문신을 이용한 헬스케어 도식. 출처: 카이스트
액체금속복합체 기반 전자문신을 이용한 헬스케어 도식. 출처: 카이스트

카이스트 스티브 박 교수(신소재공학과)와 정재웅 교수(전기및전자공학부)팀이 건강 모니터링 및 치료를 위한 개인 맞춤형 전자문신을 바로 구현할 수 있는 기술을 개발했다.

이 기술은 높은 전도도와 내구성을 가지는 액체금속 복합체를 이용해 만들었다. 정확히는 액체금속 복합체 기반의 현탁액(suspension)을 이용해 전자문신을 구현할 수 있는 기술이다. 

연구팀은 전도성이 우수하고 저렴하면서 생친화성도 좋은 갈륨 기반의 액체금속을 백금으로 기능화된 탄소나노튜브와 함께 현탁액을 만들어 전자문신에 사용될 수 있는 잉크를 제작했다.

또 에탄올을 용매로 이용해 높은 습윤성과 입자 사이의 낮은 전기적 반발력, 그리고 빠른 증발을 가능하게 해 10초 안에 피부 위에 바를 수 있는 전자문신을 완성했다.

피부에 증착한 전자문신은 높은 전도성, 내구성, 신축성 및 생친화성을 가져 사용자의 신체에 맞춰 최적화된 생체전극으로 사용될 수 있다. 

연구팀은 전자문신을 피부에 증착해 생체의 심전도신호 (ECG)를 측정하거나 근육에 전기자극을 전달할 수 있는 생체전극을 제작했다. 

또 액체금속 복합체가 빛에 반응해 열을 발생시킬 수 있다는 점(photothermal effect)을 이용해 물리치료에 적용될 수 있는 빛-열 전환 패치도 만들었다. 

더 나아가 액체금속 복합체에 효소를 붙여 땀에 많이 포함된 바이오 마커인 포도당(glucose), 젖산(lactate), 알코올(ethanol)을 측정하는 웨어러블 바이오 센서로도 구현했다.

이번 연구에 참여한 카이스트 신소재공학과 스티브박 교수, 전기및전자공학부 정재웅 교수, 신소재공학과 이건희 박사과정, 우희진 석사과정(왼쪽부터). 출처: 카이스트
이번 연구에 참여한 카이스트 신소재공학과 스티브박 교수, 전기및전자공학부 정재웅 교수, 신소재공학과 이건희 박사과정, 우희진 석사과정(왼쪽부터). 출처: 카이스트

스티브 박 교수는 "최근 주목받고 있는 액체금속 입자의 한계점을 극복하고, 액체금속-탄소 복합체 기반 현탁액의 다양한 적용 가능성을 보였다"고 설명했다. 

정재웅 교수는 "헬스케어에 대한 관심이 증가하면서 각광받고 있는 맞춤형 전자소자의 새로운 방향성을 제시한 의미 있는 결과"라고 말했다.

해당 연구 결과는 Advanced Materials에 게재됐다.

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