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"피부 입혀도 안정적 작동"… 韓 연구진, 신소재 전자피부 개발

고무·세라믹 나노입자 혼합 방식…"생체이식 장치·신축 디스플레이로 응용"

(서울=뉴스1) 윤주영 기자 | 2024-05-23 00:00 송고
정예환·유형석 한양대 교수 공동 연구팀은 물리적 변형에도 성능을 유지하는 무선 주파수(RF) 통신용 회로 기판을 개발했다. 사진은 이를 응용해 만든 시험용 전자피부.(과학기술정보통신부 제공)
정예환·유형석 한양대 교수 공동 연구팀은 물리적 변형에도 성능을 유지하는 무선 주파수(RF) 통신용 회로 기판을 개발했다. 사진은 이를 응용해 만든 시험용 전자피부.(과학기술정보통신부 제공)

한양대 연구진이 형태를 변형시켜도 무선통신·충전 성능을 유지하는 전자피부를 세계 최초로 개발했다. 생체에 입혀도 안정적으로 작동하는 웨어러블 기기를 구현하는 데 쓰일 전망이다.

과학기술정보통신부는 이같은 연구성과를 23일 공개했다.
전자피부 형태의 웨어러블 기기는 의료 영역서 활발하게 적용될 수 있다. 피부나 장기에서 각종 생체 신호를 측정해 환자 모니터링 등에 쓸 수 있다.

측정 데이터를 사용자가 알려면 이를 무선으로 전송해야 한다. 이에 무선 주파수(RF, 라디오 프리퀀시) 소자·회로가 기기에 탑재된다. 무선 주파수는 블루투스, 셀룰러 등의 데이터 전송뿐 아니라 무선충전을 구현하는 데 쓰인다.

기존 RF 회로는 조금만 물리적으로 변형돼도 작동 주파수 대역이 변한다는 문제가 있었다. 외부 물리환경에 민감한 교류 전력(AC)에 기반해 작동하기 때문이다. 작동 주파수 대역이 변하면 데이터 통신이나 전력 송·수신 효율에 문제가 생긴다.
수시로 구부러지거나 펴지는 생체 표면에 장치를 적용하기 어려웠던 이유다.

이를 극복하려면 변형된 크기에 맞춰 전기적 특성도 바뀌는 회로 기판이 필요하다. 이에 정예환·유형석 한양대 교수 공동 연구팀은 신축성 기판을 구현할 만한 소재를 연구했다.

이들은 신축성을 가진 고무 기판에 세라믹 나노입자를 혼합하는 방식을 활용했다. 다수의 나노입자 군집이 기판에 배치되는 식이다. 이 기판은 3.8배 늘어날 수 있다.

연구팀은 이에 기반한 전자피부를 만든 뒤 성능을 시험해 봤다. 개발된 피부는 90m 이상 장거리서도 무선 통신이 가능했다. 정 교수에 의하면 기존 신축성 기판은 30%만 길이를 늘여도 통신이 2m에서 끊겼다.

또 뇌파, 신체 움직임, 피부온도, 맥박 등 정보도 30m 거리까지 무선 통신으로 정확히 측정할 수 있었다.

이외에도 이 전자피부는 물리적 변형에도 일정한 효율의 RF 무선충전이 가능했다.

연구를 주도한 정 교수는 "웨어러블 기기뿐 아니라 생체 이식 디바이스, 신축성 디스플레이로도 응용될 수 있을 것"이라며 "다수의 특허를 출원한 상태인데 이것이 해결되는 대로 기술 이전·상용화를 적극 추진하겠다"고 말했다.
이번 연구 성과는 국제학술지 '네이처'에 한국시간 23일 게재됐다.


legomaster@news1.kr

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