생체 부착 웨어러블 전자회로 개발

박장웅 교수팀, 곤충에 부착해 작동하는 가스센서용 전자회로 제작

박장웅 교수

아주경제 이한선 기자= 국내 연구진이 살아 있는 곤충에 부착해 작동하는 가스센서용 전자회로를 개발했다.

미래창조과학부는 박장웅 울산과기대(UNIST) 신소재공학부 교수, 이경수 박사 등 연구팀이 변영재 전기전자컴퓨터공학부 교수, 이창영 화학공학부 교수 연구팀과 공동으로 살아 있는 곤충이나 나뭇잎 등 다양한 생체 표면에 부착할 수 있는 고성능 전자회로를 개발했다고 11일 밝혔다.

이번 연구는 차원에 따라 독특한 전기적 특성을 나타내는 탄소동소체를 이용한 것으로, 향후 입을 수 있는 전자회로 제작에 기여할 것으로 기대된다.

탄소동소체는 탄소로 구성돼 있으나 결합구조에 따라 모양과 성질이 다른 물질을 말한다.

이번 연구는 미래부가 추진하는 중견연구자지원사업의 지원으로 수행돼 연구결과는 나노분야 국제학술지 나노레터스지 8일자 온라인판에 게재됐다.

연구팀은 살아 있는 곤충에 자체 개발한 스티커 형태의 센서를 부착하고 전원과 감지신호를 무선으로 송수신해 유독가스를 감지하는 전자회로를 구현했다.

결합 구조는 동일하지만 형태나 차원에 따라 전기적 특성이 상이한 탄소나노튜브와 흑연을 열화학기상증착법을 통해 일괄적으로 합성하는 기술을 바탕으로 탄소로만 구성된 전자 소자를 제작했다.

기술이 실용화되면 스마트폰을 통한 온도나 습도 등 실시간 확인이나 방사능 오염 재난지역, 테러 등 사람이 직접 측정하기 어려운 정보를 곤충이나 나뭇잎 등 자연환경을 이용해 감지하는 기술 개발 등에 응용될 것으로 기대된다.

나노 크기의 탄소소재는 큰 비표면적과 기공부피에 의한 물리적 흡착으로 인해 생체 표면과의 접합력이 높아 기존 반도체 및 전극소재보다 유연성 측면에서 유리하다는 게 연구팀의 설명이다.

이렇게 제작된 센서는 부드럽게 휘어지고 반복적인 휘어짐에도 전기적 특성을 유지하는 것으로 나타났다.

부착된 나뭇잎이나 곤충표피 등에도 영향을 미치지 않아 생명활동에도 지장이 없다는 설명이다.

박 교수는 “인간의 피부에 부착해 이질감이 없는 2차원 형태의 바이오센서나 동식물 등에 부착하고 인간이 접근하기 힘든 환경의 상태를 파악할 수 있는 센서, 입을 수 있는 전자소자로도 응용이 가능할 것”이라고 밝혔다.

나뭇잎과 곤충에 부착된 센서, 생체 표면에 부착된 센서는 스티커와 같이 얇은 2차원 평면 형태로 활동에 지장이 없고 생체에 미치는 영향이 없는 가운데 살아 있는 상태에서 동작했다.