기자명 문병도 기자
  • 입력 2020.01.21 12:00

황성연·박제영 한국화학연구원 박사팀 최봉길 강원대 교수 연구팀

운동 중 실시간 건강상태 측정이 가능한 자가치유 웨어러블 센서를 스마트폰에 무선으로 연결했다. (사진제공=화학연구원)

[뉴스웍스=문병도 기자] 황성연·박제영 한국화학연구원 박사팀과 최봉길 강원대 교수팀이 자가치유와 건강측정 기능을 갖춘 웨어러블 센서를 개발했다.

머리에 밴드 형태의 센서를 착용하고 운동하는 중 배출되는 땀으로 건강상태를 실시간으로 측정하는데, 긁히거나 잘려도 금세 원래 상태로 돌아온다.

연구팀은 감귤류와 목질류에서 추출하는 구연산과 숙신산 등의 친환경 화합물을 합쳐 새로운 초분자 중합체를 만들었다. 

초분자 중합체는 수소결합 등의 상호작용으로 자가치유 특성을 가지는 고분자이다. 수소결합이 자가치유의 핵심으로, 새로운 초분자 중합체는 말단의 카르복실산(COOH)과 알콜기(OH)가 서로 수소결합을 한다. 분자 간 인력이 강해져 기계적 강도가 세고, 붙었다 떨어지는 가역적 성질로 인해 잘라도 금세 다시 붙는 것이다.

김선미 한국화학연구원  연구원은 “수소결합으로 인해 기계적 강도가 셀 뿐 아니라 자가치유 속도가 놀라울 정도로 빨라졌다”라면서 “3㎜ 두께의 절단된 소재가 상온에서 1분 후에 아령 1㎏을 들 수 있을 정도의 강도로 돌아온다”라고 설명했다.

강원대 연구진은 땀에서 얻은 데이터를 측정하는 가느다란 실 형태의 센서와 실시간으로 스마트폰에 데이터를 전송해 보여주는 장치를 제작했다. 

초고속 자가치유 소재는 실 형태의 땀 측정 센서를 감싸는 피복재로 쓰였다.

피실험자가 실 형태의 센서를 바느질한 헤어밴드를 착용한 채 고정식 자전거를 탔는데, 50분 동안 땀의 전해질 농도를 정확하게 추적했고, 운동 중 가위로 센서를 잘랐더니 20초 만에 다시 정상 작동했다.

최봉길 강원대  교수는 “자가치유 땀 측정 센서는 실 형태로 바느질하듯이 꿰매는 방식”이라면서 “여러 종류의 의류제품에 적용할 수 있어 다양한 제품으로 응용될 수 있을 것”이라고 말했다.

개발된 웨어러블 센서는 땀에 포함된 칼륨, 나트륨 이온, 수소 이온 등의 데이터를 통해 심근경색, 근육경련, 저나트륨혈증 등의 건강상태를 알 수 있다.

한국화학연구원의 수월성 연구그룹 육성 사업 및 연구재단의 신진연구 지원을 받아 수행된 이번 연구결과는 ‘바이오센서 및 바이오일렉트로닉스’와 ‘미국화학회 응용 재료 및 계면’에 발표됐다.

김선미(왼쪽) 한국화학연구원 연구원, 박제영 박사가 초소속 자가치유 센서를 들어보이고 있다. (사진제공=화학연구원)

 

 

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