선인장 가시 원리 모방해 땀 모으는 패치 개발…웨어러블 헬스케어기기 응용 가능

선인장 가시 모방 피부부착형 땀 포집 패치와 마이크로유체 관을 통한 미세 물방울 이동.<포스텍 제공>

조길원 포스텍 교수

포스텍 박사과정 손종현 씨

선인장 가시가 물을 끌어들이는 원리를 이용해 땀을 포집하는 패치가 국내 연구팀에 의해 개발됐다.

7일 포스텍에 따르면 최근 화학공학과 조길원 교수와 박사과정 손종현 씨 연구팀이 선인장 가시의 원리를 모방해 땀을 빠르게 모으는 피부부착형 패치를 개발했다.

땀은 채혈 없이도 체액을 분석할 수 있는 효과적인 매개체다. 땀 센서는 반복적으로 채혈하는 당뇨병 환자의 번거로움을 덜고, 피로도 측정 등 일상적인 건강관리를 위한 웨어러블 헬스케어기기에도 활용할 수 있다. 하지만, 땀은 분비 속도가 느리고 불규칙적이라는 한계가 있어 효과적으로 땀을 모으는 기술이 필요했다.

연구팀은 선인장 가시가 물을 끌어 올리는 원리에 주목했다. 선인장은 건조한 환경에서도 생존을 위해 가시에 맺힌 물방울을 가시 끝에서 몸통 쪽으로 이동시킨다. 물방울 이동 원리는 물방울의 휘어진 곡면 안쪽과 바깥쪽에 작용하는 압력 차이다. 이같은 압력 차이를 라플라스 압력이라고 한다.

이에 연구팀은 초발수·초친수로 표면에너지가 쐐기 형태로 패턴 된 표면 구조와 마이크로유체 관의 높이 등을 최적화해 라플라스 압력 차이를 극대화했다.

개발한 패치 사용 결과, 미세 물방울이 마이크로유체 관의 기울기와 관계없이 자동으로 빠르게 이동했다. 또한, 패치를 웨어러블 땀 센서에 적용하면 일반 마이크로유체 관을 이용할 때보다 훨씬 빠르게 측정할 수 있었고 지속적인 혈당 모니터링도 가능했다.

조길원 교수는 "이 패치는 그간 포집에 어려움을 겪어 웨어러블 기기에 활용하지 못했던 땀을 빠르게 채취할 수 있다"라며 "땀을 활용해 혈당관리를 포함해 다양한 웨어러블 헬스 케어 기술에 활용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

김기태기자 ktk@yeongnam.com

영남일보(www.yeongnam.com), 무단전재 및 수집, 재배포금지