DGIST 김봉훈 교수 연구팀
이황화 몰리브덴·고분자 소재 결합
식물이 물 빨아들이는 현상 구현
단일 섬유로 움직임 읽는 기능도
대구경북과학기술원(DGIST)은 15일 로봇·기계전자공학과 김봉훈 교수 연구팀이 외부 구동 장치 없이도 땀을 자동으로 수집하고 다양한 생체 신호를 동시에 분석할 수 있는 반도체 섬유 기반의 웨어러블 땀 센서를 개발했다고 밝혔다.
기존 웨어러블 땀 센서는 피부와의 접촉이 불안정하고 아주 적은 양의 땀을 안정적으로 모으기 어려운 한계가 있었다.
이에 연구팀은 2차원 나노 소재인 이황화 몰리브덴(MoS2)과 고분자 소재(PLA)를 결합한 특수 복합 섬유를 개발했다. 이 섬유 식물의 뿌리가 물을 빨아들이는 것과 같은 ‘모세관 현상’을 통해 별도의 펌프나 전력 없이도 땀을 자연스럽게 흡수하고 센서로 전달한다.
또 섬유 자체의 단열 효과로 피부와 센서 사이의 열 손실을 막아 미량의 땀도 마르지 않게 유지하며 분석할 수 있다.
특히 실 한 가닥(단일 섬유)에서 땀 속 성분과 신체의 움직임까지 한 번에 읽어내는 ‘멀티모달 센싱’ 기능도 구현했다. 나아가 압력에 따라 전기적 성질이 변하는 특성을 더해 신체의 움직임도 함께 감지하며 100만분의 1리터 수준의 극소량 땀만으로도 안정적으로 작동하는 것을 입증했다.
연구 결과는 나노·소재 분야 국제 저명 학술지인 ‘Small Structures’ 3월호 표지 논문으로 선정됐다.
김봉훈 교수는 “이번 연구는 섬유 자체가 땀을 수집하고 분석하는 기능을 동시에 수행하도록 설계된 것이 핵심”이라며 “앞으로 개인 맞춤형 헬스케어와 스포츠 모니터링은 물론 환자의 실시간 생체 상태 추적과 질환 조기 진단 플랫폼으로 널리 확장될 것”이라고 기대했다.
김홍철기자 khc@idaegu.co.kr
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