안종현·채영철 교수팀, 인천대 양성구 교수팀과 웨어러블 온도 측정·치료 헬스케어 기술 개발

그래핀을 이용한 무선 헬스케어 시스템 세계 최초 개발

원격 바이오 헬스케어 분야에 활용 기대

세계적 권위지 ‘Science Advances’ 게재

[사진. (왼쪽부터) 안종현 교수, 채영철 교수, 인천대 양성구 교수, 강민표 박사, 홍주영 박사과정생]

공과대학 전기전자공학부 안종현 교수, 채영철 교수, 강민표 박사, 홍주영·이혜연 박사과정생과 인천대 양성구 교수팀이 그래핀 나노소재를 활용해 피부의 온도 분포를 정밀하게 측정하고 이를 바탕으로 치료할 수 있는 무선 헬스케어 시스템을 개발했다.

현재 사용되고 있는 열 감지 기술은 대부분 단일 점 측정에 한정돼 있고 실시간 정밀 측정이 어려워 상처의 치료 및 재활과 같이 장시간 모니터링이 필요한 응용 분야에 적용하기 어려운 한계를 가지고 있다.

안종현·채영철·양성구 교수팀은 이러한 현재 열 감지 기술의 한계를 극복하기 위해, 투명하고 피부 안정성이 뛰어난 그래핀 나노소재로 제작된 온도 센서 어레이를 무선 통신 시스템과 결합함으로써 피부에 부착된 상태로 장시간 피부의 온도 분포를 정밀하게 측정할 수 있는 유연 헬스케어 시스템을 개발했다. 그래핀은 수 나노미터 수준으로 얇기 때문에 유연성이 뛰어나 착용감이 우수하며, 정밀하게 생체 신호를 측정할 수 있는 장점이 있다. 

[그림 1. 그래핀 나노소재로 제작된 온도 측정 및 열 치료 헬스케어 시스템]

측정된 생체 신호는 동전 크기의 무선 회로를 통해 스마트폰으로 전송되며, 스마트폰에서 지속적인 기록 및 분석이 가능해 사용자의 상태를 실시간으로 파악할 수 있도록 했다.

또한, 연구팀이 개발한 무선 헬스케어 시스템에는 온도 센서 기능과 함께 정밀하게 조절 가능한 발열 기능도 탑재돼 있어, 열 치료를 통해 상처나 발진 등 다양한 피부 질환 치료를 수행할 수 있다.

개발된 그래핀 기반의 온도 측정 및 치료 기기는 스마트폰과 연동해 장시간 모니터링이 필요한 질환의 진단 및 치료에 적용 가능할 것으로 기대된다. 

[그림 2. 수면 장애 진단을 위한 실시간 온도 모니터링]

본 연구는 산업통산자원부 알키미스트(Brain to X) 사업과 한국연구재단 리더연구자사업 지원으로 진행됐으며, 세계적 권위지인 ‘Science Advances’에 4월 13일 온라인 게재됐다.

논문정보

● 논문제목: Wireless graphene-based thermal patch for obtaining temperature distribution and performing thermography

● 논문주소:  https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm6693