스마트폰에 무선으로 연결한 땀 측정 센서를 이용하여 운동 중 실시간 건강상태 측정이 가능한 자가치유 웨어러블 센서/사진=화학연이 센서는 특히 불과 30초면 손상된 소재가 원래 상태로 회복된다. 전 세계 최고 속도를 보유한 중국 쓰촨대의 기록을 앞지른 것이다. 30초에 8MJ/㎥(메가줄/세제곱미터)를 회복, 2분에 6MJ/㎥를 회복하는 쓰촨대보다 4배 이상 빠른 수준이라고 연구진은 설명했다.
화학연 연구진이 초고속 자가치유 소재를 개발하고, 이를 이용해 강원대 연구진이 땀 성분을 측정할 수 있는 센서를 제작했다.
초분자 중합체는 수소결합 등의 상호작용으로 자가치유 특성을 가지는 고분자이다.
수소결합은 전기 음성도가 강한 질소와 수소, 산소와 수소, 불소와 수소를 갖는 분자가 이웃한 분자를 끌어당기는 힘을 말한다.
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수소결합이 자가치유의 핵심으로, 새로운 초분자 중합체는 말단의 카르복실산(COOH)과 알콜기(OH)가 서로 수소결합을 한다.
이로 인해 분자 간 인력이 강해져 기계적 강도가 세고, 붙었다 떨어지는 가역적 성질로 인해 잘라도 금세 다시 붙는 것이다.
연구진은 “수소결합으로 인해 기계적 강도가 셀 뿐 아니라 자가치유 속도가 놀라울 정도로 빨라졌다”면서 “3㎜ 두께의 절단된 소재가 상온에서 1분 후에 아령 1㎏을 들 수 있을 정도의 강도로 돌아온다”고 설명했다.
자료=화학연피실험자가 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 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.
이번에 개발된 웨어러블 센서는 땀에 포함된 칼륨, 나트륨 이온, 수소 이온 등의 데이터를 통해 심근경색, 근육경련, 저나트륨혈증 등의 건강상태를 알 수 있다.
황성연 박사는 “자가치유 초분자 중합체를 기반으로 한 땀 측정 센서의 설계 및 제작은 광범위한 비침습적 진단 및 의료 모니터링 응용 분야에서 스마트 웨어러블 기술에 대한 새로운 기회를 열어줄 것으로 기대한다”고 밝혔다.
