포스텍 화학공학과 조길원 교수와 박사과정 손종현 씨 연구팀이 '선인장 모방'
선인장 가시가 물을 끌어들이는 원리를 이용해 땀을 모으는 패치가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
포항공대(포스텍)는 화학공학과 조길원 교수와 박사과정 손종현 씨 연구팀이 선인장 가시 원리를 모방해 빠르게 땀을 모으는 피부 부착형 패치를 개발했다고 7일 밝혔다.
건조한 환경에서 성장하는 선인장은 생존을 위해 가시에 맺힌 물방울을 가시 끝에서 몸통 쪽으로 이동시킨다. 이때 미세 물방울은 물방울의 휜 곡면 안쪽과 바깥쪽에서 작용하는 압력 차이로 이동한다. 이 원리는 '라플라스 압력'이라고 부른다.
연구팀은 이런 원리를 이용해 땀을 모으는 패치 개발에 나섰다. 땀은 피를 채취하지 않아도 체액을 분석할 수 있는 매개체다. 땀을 모으는 패치는 반복적으로 채혈해야 하는 당뇨병 환자의 번거로움을 덜어줄 수 있다.
땀은 분비 속도가 느리고 불규칙적이라는 한계가 있다. 연구팀은 땀을 효과적으로 포집하기 위해 쐐기 형태인 표면 구조를 만들고 마이크로 유체 관의 높이를 최적화해 라플라스 압력 차이를 극대화했다. 그 결과 미세 물방울이 마이크로 유체 관 기울기와 관계없이 자동으로 빠르게 이동했다.
이 패치를 착용 땀 센서에 적용하면 일반 마이크로 유체 관을 이용할 때보다 훨씬 빠르게 땀을 측정할 수 있다. 웨어러블 땀 센서에 적용하면 일반 마이크로 유체 관을 이용하는 경우보다 훨씬 빠르게 측정하고 지속적인 혈당 모니터링도 가능하다.
포스텍의 연구결과는 최근 세계적 학술지 '어드밴스트 머티리얼스'의 표지 논문으로 선정됐다. 이 연구는 과학기술정보통신부 글로벌 프론티어 사업 '나노 기반 소프트 일렉트로닉스 연구단'과 한국연구재단의 중견 연구과제 지원으로 수행됐다.
조길원 교수는 "연구개발한 패치로 그동안 포집에 어려움을 겪어 착용 기기에 활용하지 못했던 땀을 빠르게 채취할 수 있다"며 "혈당 관리나 다양한 착용 건강관리 기술에 활용할 수 있다"고 설명했다.
