아주대학교 연구팀이 낮은 전력으로도 정확하고 안정적으로 구동 가능한 정밀 전자 피부를 개발했다. 이는 생체신호 전반을 실시간으로 모니터링할 수 있는 첨단 바이오 기술에 널리 활용될 전망이다. 

2일 아주대는 아주대와 서울대·미국 퍼듀대 공동 연구팀이 새로운 유기물 전기화학 트랜지스터(OECT) 구조를 통해 기존 p-형 반도체 기반 전자 피부(e-skin)의 약점을 보완한 n-형 반도체 기반의 고정밀 전자피부를 개발했다고 밝혔다. 

해당 연구는 '피부 밀착 심전도 모니터링을 위한 멸균 안정성을 가진 수직구조 n-형 유기물 전기화학 트랜지스터'라는 제목으로 글로벌 저명 학술지 '재료과학 및 공학 보고'에 이달 게재됐다. 

연구에는 이인호 아주대 대학원 지능형반도체공학과 박사과정 학생과 김지환 서울대 신소재공동연구소 박사, 이원준 미국 퍼듀대 박사가 공동 제1저자로 참여했다. 박성준 아주대 전자공학과·지능형반도체공학과 교수와 강기훈 서울대 재료공학부 교수, 지엔궈 메이(Jianguo Mei) 미국 퍼듀대 화학과 교수는 교신저자로 참여했다.

전자 피부는 유연성과 기능성을 동시에 가져 피부 밀착이 가능하면서도 생체신호를 정밀하게 측정할 수 있는 장치다. 

그동안 유기 전기화학 트랜지스터(OECT) 채널 소재로 p-형 반도체가 활용됐으나 일부 신호에는 민감도가 떨어져 정밀 측정이 어렵다는 한계가 존재했다. 화학적 불안정성을 갖고 있어 자외선 조사나 고온 증기 등 의료 현장에서 일반적으로 사용하는 멸균 공정을 견디기 어렵다는 특성도 단점으로 작용한다. 

이에 아주대 공동연구팀은  전자공학, 재료과학, 소재공학 분야의 협력을 통해 새로운 구조의 유기 전기화학 트랜지스터(OECT)를 개발하고, 동시에 높은 결정성과 깊은 LUMO 준위를 갖는 n형 반도체 소재인 n-PBDF를 채택했다. 기존 n형 반도체의 산화 취약성과 환경 불안정성 문제를 효과적으로 극복하고, 장기적 구동 안정성을 확보했다.

특히 자외선 조사나 고온 증기와 같은 멸균 공정에도 견딜 수 있는 구조적 내구성을 갖추면서, 의료 현장에서 요구되는 위생 수준과 정밀성 및 실용성을 모두 만족하는 전자 피부 플랫폼을 구현하는데 성공했다. 

연구를 주도한 박성준 교수는 "높은 정밀도와 안정성을 가진 비침습적 피부 인터페이스 건강 모니터링 기술에 진전을 이뤘다는 점에 큰 의의가 있다"며 "실시간 건강 모니터링과 원격 생체신호 분석·진단 정확도 향상을 통해 다양한 분야에서 사람들의 삶의 질을 높이는데 기여할 것으로 기대한다"고 설명했다. 

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부의 나노·소재기술개발사업, 신진연구지원사업, 신진연구자 인프라 사업의 지원을 받아 수행됐다. 국가과학기술연구회의 융합연구단사업, 정보통신기획평가원의 연구지원사업, 한국산업기술진흥원의 교육훈련사업, 한국연구재단의 기초연구실사업, 한국산업기술기획평가원의 시장주도형 K-센서 기술 개발사업의 지원도 받았다.

[ 경기신문 = 박민정 기자 ]