△ 신개념 전자피부 기술이 잇따라 개발되고 있다.

국내에서 전자 피부에 접목 가능한 각종 기술을 개발해 웨어러블 의료기기 개발이 활성화에 기여할 것으로 보인다.

25일 학계 등에 따르면 국내 연구진들이 저전력 구동 가능 고정밀 전자피부, 문어 빨판 기술 적용 나노섬유 기반 전자 피부 패치, 찢어져도 10초 안에 80% 이상 회복되는 전자피부 등을 개발해 웨어러블 의료기기에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

아주대 전자공학과·지능형반도체공학과 박성준 교수팀은 최근 서울대 재료공학부 강기훈 교수, 미국 퍼듀대 화학과 지엔궈 메이(Jianguo Mei) 교수팀과 함께 전자공학·재료과학·소재공학 분야의 협력을 통해 기존 반도체 기반 전자 피부의 약점을 보완한 '고정밀 전자피부'를 개발했다고 2일 밝혔다.

전자 피부(e-skin)는 유연성과 기능성을 동시에 갖고 있어 피부 밀착이 가능하면서도 생체신호를 정밀하게 측정하는 장치다.

최근에는 외과적 처치 없이 심박수·체온 등 생체신호를 실시간 모니터링하는 센서 플랫폼으로 주목받고 있다.

연구팀은 이번에 개발한 소재를 통해 기존 n형 반도체의 산화 취약성과 환경 불안정성 문제를 효과적으로 극복하고 장기적 구동 안정성 또한 확보했다. 

의료 현장에서 요구되는 위생 수준과 정밀성·실용성을 모두 만족하는 전자 피부 플랫폼을 구현하는 데 성공한 것이다.

연구팀은 이번에 개발한 새로운 구조의 유기물 전기화학 트랜지스터를 활용해 n-형 반도체 소자의 구동 안정성을 세계 최고 수준으로 끌어올렸다고 설명했다.

성균관대학교 화학공학과 방창현 교수팀은 최근 미메틱스 연구진과 함께 문어의 흡반 구조를 모방한 혁신적인 나노섬유 기반 접착 전자소자를 개발해 경피약물전달(TDD) 효율을 크게 향상시켰다.

연구팀이 개발한 '셀룰로오스 나노섬유(CNFs) 기반 문어형 3차원 구조체(OIA)'는 기존 경피약물전달 시스템의 한계를 극복한 획기적인 기술이다.

이 패치는 문어 흡반의 독특한 돌기 구조를 모방해 피부에 강력하게 부착되면서도 고점도 용액을 흡수한 후에도 구조적 안정성을 유지한다.

특히 탄소나노튜브(SWCNT)로 제작된 전도층을 통해 생리학적으로 안전한 수준의 미세전류를 생성한다는 것이다.

이 미세전류는 피부 각질층의 전기저항을 일시적으로 감소시키고 활성성분의 이온화를 촉진해 경피 침투력을 크게 높인다.

임상실험을 통해 7일간 매일 20분씩 적용한 결과 피부 거칠기, 잔주름, 모공 수가 개선되는 효과를 보였다.

이는 구조체가 없는 단순 도포 방식 대비 월등히 뛰어난 성능이다.

연구팀은 이번 연구가 비침습적 방식으로 경피약물전달 효율을 극대화한 혁신적 기술로 향후 개인 맞춤형 스킨케어 솔루션과 첨단 경피약물전달 시스템 개발에 광범위하게 활용될 것으로 기대했다.

서울시립대 김혁 교수팀은 최근 찢어져도 10초 안에 80% 이상의 기능을 복구할 수 있는 자가 치유 전자피부를 개발했다.

웨어러블 기기의 하나인 전자피부는 촉각을 느끼거나 생체 신호를 모니터링하고 부착 부위 상처를 치료하는 등 다양한 기능을 한다.

하지만 마찰, 찢어짐, 스크래치 등 기계적 손상에 취약해 장기간 착용하기 어렵다.

손상을 80%까지 복구할 수 있는 전자피부가 개발됐지만, 복구하는 데 1분 정도 걸려 그사이 측정이 끊기고, 복구하려면 열이나 빛과 같은 외부 자극이 필요해 실용화되기 어려웠다.

연구팀은 유연한 열가소성 폴리우레탄에 이황화물 화합물을 도입, 외부 자극 없이도 스스로 다시 결합할 수 있는 이황화 결합을 형성하도록 설계했다.

여기에 분자 이동성이 높은 화합물을 첨가, 자가 치유 능력을 극대화했다.

이렇게 개발된 자가 치유 전자피부는 상온에서 10초 이내 80% 이상 기능을 회복하는 성능을 보였다.

고온·고습·저온·수중 등 극한 환경에서도 근전도와 심전도를 안정적으로 측정할 수 있으며, 손상 후에도 자가 치유를 거쳐 신호가 안정적으로 유지됨을 확인했다.

연구팀은 실시간 생체 신호 모니터링과 인공지능(AI) 기반 근육 피로 평가 기술 개발에 기여할 것으로 기대했다.

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