지스트 송영민 교수 연구팀

제안된 열적으로 안정한 패치 타입 웨어러블 생체신호 소자(A)의 모식도(B)와 피부 집적 상태(C), 광학 열 이미지(D).


국내 연구진이 스마트워치 등 착용가능한 기기의 발열문제를 해결할 패치 타입의 웨어러블 헬스케어 전자 소자를 개발했다.


광주과학기술원(지스트) 송영민 전기전자컴퓨터공학부 교수 연구팀은 외부 전원 없이 물체의 온도를 냉각하는 복사냉각 소재와 웨어러블 광전소자를 집적해 열적으로 안정한 웨어러블 전자소자를 개발했다고 15일 밝혔다.


혈압이나 심전도 측정 등 건강 관리 기능이 있는 스마트워치는 코로나19 사태 이후 비대면 진료체계 구축이 화두로 떠오르면서 더욱 주목받고 있다.


하지만 최근 일부 스마트워치에서 원인을 알 수 없는 발열‧발화 문제가 발생해 논란이 확산되고 있다.


스마트워치 같은 웨어러블 전자소자는 발열 사고를 막기 위해 일반적으로 얇은 금속방열판을 내부에 삽입해 소자 내에서 발생하는 열을 소산시키는 방식을 채택하고 있다.


이 방식은 냉각 효율이 떨어지는 문제도 있지만 전체 웨어러블 전자소자의 유연성을 떨어뜨리고 무선 전력과 데이터 송/수신을 방해하는 금속 방열판은 적합한 냉각 솔루션이 될 수 없다는 한계가 있었다.


송영민 교수 연구팀은 에너지 소비 없이 부착만으로 소자의 온도를 냉각할 수 있는 유연하고 얇은 복사 냉각 소재를 개발했다.


복사 냉각 소재는 장적외선을 복사를 통해 방출해 외부 전원 공급 없이 주변 온도를 낮추는 냉각 소재다.


이 소재는 나노/마이크로 크기의 기공을 포함하는 인체에 무해한 폴리머로 구성하며 태양광은 강하게 반사하고(97% 이상), 전자기파의 형태로 내부 열을 방출한다.


이 방식은 은이나 알루미늄과 같은 태양광을 잘 반사하는 금속층을 요구하는 기존 복사 냉각 소재와는 달리 금속 없이 동작할 수 있어 무선 전력과 데이터 송/수신을 전혀 방해하지 않는 새로운 형태다.


송영민 교수는 "현재까지의 웨어러블 전자소자 연구에서는 기계적 특성과 기능성 개선에 집중됐다면, 앞으로는 웨어러블 전자소자의 발열 제어 문제까지 함께 개선되어야 한다"면서 "다공성 폴리머 기반 복사 냉각 소재가 집적된 웨어러블 전자소자 플랫폼은 기존의 기술적 한계를 극복할 수 있다"고 말했다.


이번 연구는 한국연구재단의 개인기초연구사업, 미래소재 디스커버리 사업의 지원을 받아 송영민 교수가 주도하고 강민형, 이길주 학생이 공동 제1저자로 수행했다. 국제학술지 '어드밴스드 사이언스'(Advanced Science)에 지난 9일자로 온라인 게재됐다.

지스트 연구자 단체 사진. 왼쪽부터 김민석, 송영민 교수, 이중훈, 강민형, 이길주 학생.


(광주=뉴스1) 박준배 기자 nofatejb@news1.kr


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