다공성 구조의 PDMS 패치 통합, 땀 등에 강해 장기 부착 가능
태양으로부터 발산되는 자외선인 UV-A는 피부에 유해한 영향을 주는 파장대역이다. 이 빛에 장기간 노출될 경우 주름이나 기미, 검버섯 등의 피부 노화가 일어난다.
이러한 UV-A를 실시간으로 측정하고, 사용자가 유해한 파장에 노출되지 않도록 하는 차세대 헬스케어 디바이스를 전북대학교 이한얼 교수팀(공대 신소재 공학부)가 개발했다.
전북대 이한얼 교수팀은 Ⅲ-N 화합물 반도체(InGaN) 기반 ‘땀 투과성 웨어러블 UV-A 광 센서’를 개발했다고 26일 밝혔다. 한국표준과학연구원과의 공동연구를 통해 이뤄진 이번 연구는 WILEY에서 발간하는 국제 저명 학술지인 『Advanced Optical Materials』(IF : 10.050)에 게재됐다.
개발된 ‘웨어러블 UV-A 광 센서’는 피부에 부착함으로써 UV-A를 실시간으로 측정하고, 사용자가 유해한 파장에 노출되지 않도록 하는 차세대 헬스케어 디바이스다.
이 광 센서는 ‘Ⅲ-N 화합물 반도체 기반 에피택시 박막’이 핵심이다. 이 물질은 기존의 반도체에 비해 전자 이동 속도가 빠르고 전력 소모량이 낮은 장점이 있으며, 최근 웨어러블 디바이스 및 트랜지스터 등의 다양한 반도체 기기에 활용되고 있다. 연구진은 Ⅲ-N 화합물 반도체 에피택시 박막의 성장 온도를 조절하여 반도체의 밴드 갭을 조절하는 것이 중요함을 설명했다.
특히 이 UV-A 광 센서는 다공성 구조의 PDMS 패치를 통합, 일반적 웨어러블 패치와 달리 땀 등 피부 부산물을 효과적으로 배출해 장기간 사용이 가능하다는 점을 우수 요인으로 손꼽을 수 있다. 이를 통해 패치가 피부에서 떨어지거나, 소자의 특성 저하를 방지할 수 있다는 장점이 있다.
이러한 장점을 증명하기 위해 연구팀은 개발된 디바이스를 피부에 부착하여 일주일 동안 일정한 감지능력을 증명했다.
이한얼 교수는 “Ⅲ-N 화합물 반도체 기반 전자소자와 다공성 구조의 웨어러블 패치관련 연구 성과들을 기반으로 장기간 사용 가능한 고성능의 헬스케어 디바이스를 개발할 계획”이라며 후속 연구 계획을 밝혔다.
한편, 이번 연구 성과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 이공분야 기초연구 기본연구, 기초연구실, 나노·소재기술개발사업과 한국표준과학연구원의 생체재료 및 의료융합 측정표준기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다./송미경 기자
