유연한 회로, 3D프린터로 뽑는다…'피부 밀착 혈당 관리' 성큼

(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 피부에 전자장치를 붙여 건강을 관리할 수 있는 미래가 다가오고 있다. 국내 연구진이 '부드러운 전도체' 공정 기술을 개발했다.

정승준 한국과학기술연구원(KIST) 소프트융합소재연구센터 연구팀은 부드러운 전도체를 자유자재로 3D 프린팅할 수 있는 기술을 21일 발표했다. 연구 결과는 국제학술지 네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics) 표지 논문으로 선정됐다.

정승준 책임연구원은 "이번에 개발한 소프트 전극 소재 및 공정 기술은 기존 정형화된 전자기기의 디자인 한계를 뛰어넘어 새로운 형태의 웨어러블 기기 제작에 기여할 수 있다"며 "최대한 인체에 무해한 소재로 개발해 인체 표면에서 활용할 수 있다. 예를 들면 혈당이나 혈압을 주기적으로 체크하는 시스템"이라고 설명했다.

스마트 시계 같은 기존 웨어러블 기기는 몸에 두르는 형식이기 때문에 움직임에 따라 거슬리기도 하고 밀착이 필요한 센서는 사용을 못 하는 한계가 있다.

피부에 붙이는 밀착형 디바이스는 다양한 센서 활용, 투약 관리, 행동 및 생체 신호의 상시 추적 등의 강점이 있다. 문제는 피부가 여러 방향으로 늘어나고 줄어들어 밀착이 어렵다는 것.

이 문제를 해결하기 위해 유연한 회로 소재가 개발 중이다. KIST 연구팀은 그 기반이 되는 '소프트 전도체'를 삼차원으로 직접 그릴 수 있는 기술을 개발했다.

기존 전도성 잉크로 삼차원 구조를 가지는 회로를 제작할 경우, 외부 충격이나 기계적 변형에 의해 쉽게 부서지거나 성능이 저하된다. 연구팀은 잉크의 유화 작용을 이용해 자유로운 3D 프린팅이 가능하면서 동시에 노즐이 막히는 문제를 줄일 수 있는 소재를 만들었다.

유화작용은 액체 속에 섞이지 않는 다른 액체를 미세입자로 분산시키는 것으로 마요네즈를 제작할 때 쉽게 관찰할 수 있다. 수분에 미세한 기름 입자가 퍼져있는 마요네즈처럼 이번에 개발된 소재는 잉크를 유화시켜 만들어졌다.

실험 결과 소프트전극은 원래 크기의 150% 이상 늘어나도 높은 전도도가 유지됐다. 또 100마이크로미터(㎛) 수준의 고해상도 출력이 가능했다.

정 연구원은 "기존의 딱딱한 로봇이 아니라 부드러운 소재로 만들어진 '소프트 로봇' 분야가 발전할 것으로 본다"며 "소프트 로봇 분야는 관절에 의해서 움직이는 것이 아니라 그 자체의 형상이 바뀌는 그런 로봇으로 발전될 것 같다. 그 경우 표면에 있는 회로 쪽에도 소프트 전도체 같은 소재가 쓸 수 있다고 생각한다"고 전망했다.

이병문 KIST연구원이 제1저자로 참여한 이번 연구는 과학기술정보통신부의 나노소재기술개발사업과 KIST 주요사업, 세종과학펠로우쉽의 지원으로 수행됐다.

seungjun241@news1.kr