알루미늄염 활용해 강도 자유자재 조절… 통증·염증 획기적 감소
땀·움직임에도 끊김 없는 생체신호 측정 가능해져… ‘피지컬 AI’ 시대 성큼
▲ 왼쪽부터 포스텍 임근배 기계공학과 교수, 이중호 박사, 윤가은 박사.
스마트워치나 패치형 혈당 측정기 등 웨어러블 기기가 일상화됐지만, 여전히 넘지 못한 벽이 있다. 피부에 붙이면 신호가 불안정하고, 안으로 찔러 넣으면 아프고 염증이 생기는 문제다. 국내 연구진이 이러한 ‘편의성’과 ‘정확도’ 사이의 딜레마를 해결할 수 있는 혁신 기술을 내놓았다.
포스텍(포항공과대학교) 기계공학과 임근배 교수 연구팀은 삽입 순간에는 단단하지만, 피부 속에 들어가면 부드럽게 변하는 ‘구조 변환형 진피 전극’을 개발했다고 밝혔다.
연구의 핵심 아이디어는 ‘알루미늄’의 특성에서 왔다. 같은 금속이라도 항공기 동체처럼 단단할 수 있고, 주방용 호일처럼 유연할 수 있다는 점에 착안했다.
▲ 연구 관련 이미지. 포스텍 제공
연구팀은 극유연성 생체 소재에 알루미늄염을 첨가하는 정밀 공정을 통해, 전극이 피부 각질층을 통과할 때는 바늘처럼 견고함을 유지하다가 진피층에 안착하면 수 초 내에 말랑말랑한 젤 형태로 변하게 설계했다.
기존의 미세침 전극은 딱딱한 소재 탓에 주변 세포에 기계적 스트레스를 주고 면역 반응을 일으키는 경우가 많았다. 반면 이번에 개발된 전극은 진피층에서 스스로 유연해지기 때문에 몸이 전극을 ‘이물질’로 인식하지 않고 공존 가능한 구조로 받아들인다.
실제로 동물 및 인체 대상 실험 결과, 장기간 삽입 상태에서도 조직 손상이나 면역 반응이 거의 나타나지 않았다. 특히 피부 안쪽에 안정적으로 자리 잡기 때문에 땀이 나거나 피부가 건조해지는 등 외부 환경 변화에도 신호의 정확도가 일정하게 유지되는 강점을 보였다.
▲ 표지 이미지
이번 연구는 생체신호 측정의 영역을 단순한 피부 표면에서 ‘진피층’으로 확장했다는 점에서 학계의 높은 평가를 받고 있다. 이 연구 결과는 세계적 권위의 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 표지 논문으로 게재되며 그 중요성을 인정받았다.
연구를 주도한 임근배 교수는 “이 기술은 정밀한 생체 데이터를 수집해 인공지능과 결합하는 차세대 ‘피지컬 AI’의 핵심 기반이 될 것”이라며 “단순한 건강 관리를 넘어 인간의 생체 정보를 실시간으로 깊이 있게 이해하는 새로운 데이터 기술의 시발점이 될 것으로 기대한다”고 강조했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 교육부의 지원 아래 수행되었으며, 향후 고정밀 의료 진단 기기 및 차세대 웨어러블 디바이스 시장에 적지 않은 파장을 일으킬 것으로 전망된다.
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