KAIST·KIMM, 찌르지 않고 땀으로 혈당 측정하는 기능성 섬유 개발…전임상 등 논의

포도당 수치 30~수백 μmol 범위 정확…웨어러블 기기 등 응용분야 다양

최근 삼성과 애플의 스마트 워치에 비침습 혈당 측정기를 탑재하는지가 관심인 가운데, 국내 연구진이 땀에 포함된 포도당 수치를 정확히 측정할 수 있는 기능성 섬유를 개발해 화제다.

KAIST는 기계공학과 박인규 교수와 한국기계연구원(KIMM) 정준호 박사 연구팀이 공동으로 `전기방사 섬유 상 금속 및 금속산화물 기반 나노구조체 전사 기술'을 개발했다고 13일 밝혔다.

연구팀은 신축성이 우수한 마이크로 스케일의 전기방사 섬유를 개발한 뒤 이를 옷이나 웨어러블 기기 등에 응용했다.

왼쪽부터 KAIST 박인규 교수와 KIMM 정준호 박사, KAIST 하지원 연구원(박사과정).

논문 제1저자인 하지환 연구원(박사과정)은 "저혈당인 30μmol에서부터 당뇨로 판정하는 경계선인 150μmol, 그리고 그 이후 당뇨 최대치 측정이 가능하다"고 말했다.

연구팀은 금속/금속산화물 기반의 정교한 나노구조체를 수 마이크로 스케일의 곡면 형태인 전기방사 섬유 위에 전사하는 공정을 이번에 처음 개발했다.

이 기술은 나노 원형, 마이크로 원형, 나노 사각형, 나노 그물, 나노 라인, 나노 십자가와 같은 다양한 구조체의 전기방사 섬유 위에 전사할 수 있을 뿐 아니라, 금, 은, 알루미늄, 니켈과 같은 금속 재료부터 이산화티타늄, 이산화규소와 같은 금속산화물까지 다양한 재료의 나노구조체 전사가 가능한 것이 장점이다.

연구팀은 이와함께 열 성형이 가능한 열가소성 고분자를 발굴, 안정적으로 섬유화했다. 

하지환 연구원은 "산소 플라즈마 처리를 통해 나노구조체를 지지하는 고분자의 식각과 표면 개질로 인한 화학적 결합을 증폭시키는 기술도 확보했다"고 설명했다.

하 연구원은 "상용화까지는 앞으로 시간이 많이 걸릴 것"이라며 "현재 기술을 좀더 보완한 뒤 지도교수 및 연구진과 상의해 전임상과 임상 등을 추진할 계획"이라고 덧붙였다.

나노구조체가 전사된 다양한 섬유상.

기능성 섬유의 응용 범위를 나타냈다. (사진=KAIST)

연구를 지도한 KAIST 박인규 교수는 "이 기술은 섬유 상 나노구조체의 적용 한계, 낮은 범용성, 대량 생산의 어려움을 해결할 수 있을 것"으록 기대했다.

박 교수는 또 "추후 광분해식 살균 마스크나 헬스케어 센서 등 다양한 웨어러블 시스템으로 확장될 수 있을 것"으로 내다봤다.

연구결과는 국제 학술지 `어드밴스드 펑셔널 머터리얼스(Advanced Functional Materials)' 온라인판(4월)에 게재됐다.

연구는 과학기술정보통신부 및 산업통상자원부가 지원하는 한국연구재단 중견연구자지원사업, 산업기술알키미스트프로젝트로 수행했다.