대구경북과학기술원(DGIST·디지스트)은 화학물리학과 이성원 교수 연구팀이 한국지질자원연구원 최지혁 박사 연구팀과 함께 세계 최초로 내구성과 세탁 안정성이 탁월한 고내구도 나노메쉬 생체소자를 개발했다고 28일 밝혔다.
통기성 나노메쉬 생체디바이스는 액체 및 기체 투과성이 우수한 차세대 웨어러블 디바이스이다. 피부에 부착해 장기간 생체신호를 모니터링 하는 경우 땀의 축적이 일어나지 않기 때문에 피부염 및 각종 피부질환을 예방할 수 있는 장점이 있다. 체액 투과성도 좋아 체내 삽입 시에도 신진대사에 영향을 주지 않는다.
하지만 기존 통기성 나노 메쉬 생체디바이스는 고분자 나노파이버-메쉬 구조(수백 나노미터 두께의 나노 섬유가 거미줄처럼 얽혀있는 구조) 위에 금속을 증착한 방법으로 제조하기 때문에 내구성이 약하고 필름 기반 웨어러블 디바이스보다 전기적 신호의 결함이 쉽게 발생하는 문제점이 있다. 디바이스의 내구성 취약으로 외부 충격 시 얇은 고분자 나노파이버 위에 증착된 금속에 갈라짐 등이 발생해 전기적 신호의 결함이 쉽게 발생했다,
연구팀은 이를 해결하기 위해 나노파이버 메쉬 기판에 코어쉘 메탈나노와이어(금이 은을 감싸고 있는 이중구조의 금속 나노와이어) 네트워크가 삽입된 디바이스를 만들어 취약한 내구성을 극복했다. 연구팀은 제작된 디바이스의 내구성 확인을 위해 실제 50회 세탁을 진행했으며 세탁 후에도 전기적 신호가 정상적으로 전달되면서 최초의 세탁 가능한 통기성 나노메쉬 생체디바이스 개발 성공을 확인했다.
이성원 디지스트 화학물리학과 교수는 “생체 친화성 측면에서 가장 진보한 나노섬유 기반 생체 소자기술은 그동안 내구성이 가장 약점이었다”며 “이번 연구를 통해 하나의 해결방안을 제시하게 됐다”고 말했다.
한편 이번 연구는 화학물리학과 이성원 교수팀(정우성 박사, 배지훈, 최혁주, 마요한 박사과정생, 이선민, 이선학 석사과정생)과 한국지질자원연구원 최지혁 박사 연구팀(박서연 석사연구생)이 공동으로 수행했으며 한국연구재단 선도연구인 ‘자성기반 라이프케어센터’의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 재료 분야 저명한 국제학술지(Materials Today)에 게재됐다.
대구=최일영 기자 mc102@kmib.co.kr
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