나노기술 및 정책 정보

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광운대학교(총장 유지상)는 오종민 전자재료공학과 교수 연구팀이 나노복합재료합성, 상온 코팅 공정, 소자 설계‧신규 측정 기술 개발 등의 융·복합 연구를 기반으로, 헬스케어용 고성능 호흡‧피부 비접촉 센서를 개발하는 데 성공했다고 15일 밝힘.

헬스케어 산업은 매년 급격한 성장률을 보이고 있는 가운데 인체 건강관리와 질병 확산을 방지하는 휴먼 인터페이스 기술은 전 세계적으로 관심을 받고 있음. 최근에는 코로나19, 메르스 등과 같은 새로운 바이러스에 의한 폐렴이 주기적으로 발생해 이를 감지‧관리하고 대규모 확산을 방지(비접촉)하는 인체 정보 감지 기반 휴먼 인터페이스 융합 기술에 대한 관심도가 날로 높아지고 있음.

호흡 모니터링 센서로 많이 사용되는 고분자 계열 등의 소재들은 가공성이 높지만 안정성 등과 같은 내구성이 취약한 단점을 지니고 있어 장기적으로 호흡 모니터링 중 에러를 유발할 가능성이 있음. 또한 세라믹 재료 기반의 센서의 경우 치밀한 미세구조에 의한 긴 응답시간으로 인해 호흡에 의한 변화율(접촉식 및 정전용량 방식, 30% 이하 수준)이 낮은 편이기 때문에 주변 노이즈에 취약하며 증폭기가 필수적으로 사용됨으로써 회로 구성 및 설계가 복잡하며 추가적인 부품비가 발생하는 단점을 지니고 있음.

오 교수팀이 개발한 ‘헬스케어용 초고감도 호흡 및 피부 습기 비접촉 센서’는 열적·물리적으로 안정된 세라믹 재료을 주재료로 사용함. 혁신적인 센싱 메커니즘 기반의 나노 복합 소재 합성 및 경제적인 코팅 공정 기술 등을 통해 기존 재료·공정 한계를 극복하여 고감도·고내구성의 습기 센싱 특성을 확보함. 이를 통해 비접촉 방식으로 10cm 이상의 거리에서 호흡에 의한 변화율 10,000% 이상, 1cm 거리에서 집게손가락 수분에 의한 변화율 200,000% 이상을 달성했고, 이는 현재 세계 최고 수준임.

오 교수는 “향후 본 연구를 통해 질병 초기 대응, 영유아 응급상황 대처, 수면 습관 관리, 운동 효과 극대화 등 일상 생활에서의 안전·보건과 삶의 질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전염성 질병 예방·확산 방지, 도어·엘리베이터 등의 공중 보건 휴먼인터페이스 응용 기술로의 활용에 기대가 매우 크다”라고 밝힘.

이번 연구는 2020년도 정부의 재원들과 광운대의 교내연구비 지원으로 수행됐다. 광운대 전자공학과 김남영 교수, 화학공학과 박철환 교수, 아주대 김상욱 교수, 동의대 김성훈 교수 연구팀이 참여함.

연구결과는 국제학술지인 ACS Applied Materials & Interfaces에 지난달 26일자 온라인 판에 ‘CsPb2Br5 기반 센서를 이용한 헬스케어용 비접촉 호흡 모니터링 및 피부 습도 인식 시스템(Unique Noncontact Monitoring of Human Respiration and Sweat Evaporation Using a CsPb2Br5-Based Sensor’라는 제목으로 게재됨.