땀 체적 유량 및 총 손실을 실시간으로 측정하는 피부 부착형 무선 전자 패치(왼쪽)와 땀 내 염화물, ph, 크레아틴, 포도당 동시 측정이 가능한 미세유체 시스템 (오른쪽). /사진=카이스트
카이스트(KAIST)는 전기및전자공학부 권경하 교수와 성균관대 화학공학과 김종욱 박사과정 연구원이 땀의 체적 유량과 총 손실을 실시간으로 측정하는 무선 전자 패치를 개발했다고 6일 밝혔다.
땀은 체내 수분 상태, 스트레스, 체온 조절 등 정보를 제공하는 생리학적 건강 지표로 일상에서 땀 정보를 실시간으로 분석하고 건강상태를 확인할 수 있는 웨어러블 기술 수요가 늘어나고 있다.
연구팀은 땀이 수집되는 미세 유체 채널 외벽에 저전력 열원을 배치해 땀과 열 교환을 유도하고, 땀의 유속이 증가함에 따라 열원의 상류와 하류 간 온도 차가 증가하는 현상에 착안해 땀 배출 속도를 측정했다.
연구팀은 미세 유체 채널을 통과하는 땀과 전자회로를 완전히 분리해 기기의 부식과 노후화 위험도 줄였다. 또 전자 패치에 실리콘 봉합 기술을 접목해 굴곡이 있는 곳에도 부착할 수 있도록 만들었다.
측정된 데이터는 저전력 블루투스 통신으로 스마트폰 애플리케이션에 전송해 사용자가 실시간으로 손쉽게 확인할 수 있다.
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권경하 교수는 "개발된 무선 전자 패치는 개인별 수분 보충 전략, 탈수 증세 감지 및 기타 건강 관리에 폭넓게 활용할 수 있다"면서 "피부 표면 근처의 혈관에서 혈류 속도를 측정하거나, 약물의 방출 속도를 실시간으로 측정해 정확한 투여량을 계산하는 등 체계화된 약물 전달 시스템에도 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구성과는 미국 노스웨스턴대 존 로저스 교수, 보스턴 소재 웨어리파이(Wearifi)사와 특허 출원을 진행중이며, 국제 학술지 '네이처 일렉트로닉스'(Nature Electronics)에 지난 3월말 발표됐다.