까만 마이크로칩이 콕콕 박혀 있는 실리콘 패치를 팔목에 갖다 대자 곧바로 휴대폰 애플리케이션(앱) 화면에 기자의 심전도가 나타났다. 끈적이는 패치를 붙였다 떼는 건 파스를 붙였다 떼는 일보다도 간단했다. 8월 26일 대구경북과학기술원(DGIST) 생체집적전자연구실에서 만난 장경인 로봇공학전공 교수는 “환자가 스스로 건강을 진단할 수 있는 생체신호 측정용 전자 피부를 개발하고 있다”고 설명했다.

발열 상태, 앱으로 실시간 확인
신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 여파로 건강에 대한 관심이 높아지면서 전자 피부 기술이 다시 한번 각광을 받고 있다. 전자 피부는 실제 피부처럼 온도, 압력, 습도 등의 신호를 받아들이고 증폭하는 부착형 전자소자다. 기존에 개발된 대부분의 전자 피부는 생체 신호를 감지한 뒤, 센서를 떼어 외부 분석 장치에 연결해야만 정보를 취합할 수 있었다. 장 교수팀은 여기에 무선전력전송 아이디어를 더했다. 몸에 부착된 전자 피부가 스마트폰이나 사물인터넷(IoT) 장치와 정보를 주고받을 수 있도록 만들었다. 보통의 전자 피부가 유선 이어폰이라면, 장 교수팀이 개발한 전자 피부는 무선 이어폰인 셈이다. 실제로 스마트폰만 켜면 전자 피부로부터 체온과 심장 박동 수, 칼로리 소모량 등의 정보가 실시간으로 전송된다.
전자 피부는 말랑말랑한 실리콘 재질이다. 장 교수는 “수소결합으로 단단히 연결돼 당기는 힘(장력)에 강한 콜라겐 구조에서 영감을 얻어, 실제 피부처럼 유연하면서도 적당히 끈적거려 쉽게 붙였다. 뗄 수 있는 실리콘 전자 피부를 제작했다”고 설명했다.
실리콘 전자 피부에 대한 아이디어는 박사후연구원으로 일하던 시절 지도교수인 존 로저스 미국 일리노이대 재료과학 및 공학과 교수와 함께 발전시켰다. 당시 공동연구로 개발한 실리콘 전자 피부는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 2015년 3월 18일자에 소개됐다. doi:10/1038/ncomms7566
현재 장 교수팀이 개발 중인 전자 피부에는 가속도 센서, 심전도 센서, 온도 센서가 달려있다. 여기에 열이나 화학성분을 감지하는 센서를 추가하면 당뇨나 불면증, 간질 등 다양한 질병을 진단하는 용도로도 활용할 수 있다. 앞으로 운동선수가 자신의 체력을 측정하거나, 군대에서 군인의 전투력을 파악하는 데에도 적용될 수 있다.
장 교수는 “기술이 더욱 발전하면 전자 피부를 치료기법으로도 활용할 수 있다”며 “전자 피부가 실시간으로 체온을 감지해 38°C가 넘었을 때 전자 피부 안에 탑재된 해열제가 나오게 하는 식의 치료가 가능할 것 이라고 말했다. 현재 장 교수팀은 전자 피부가 당뇨병 등의 질환을 실시간으로 진단할 수 있는지 여부를 확인하기 위해 한국뇌연구원, 한국생명공학연구원과 함께 영장류를 대상으로 전임상 실험을 진행하고 있다.