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KERI의 '다기능 무선 생체 센서 플랫폼' 연구결과가 'Advanced Functional Materials'의 표지논문으로 게재됐다. / KERI 제공

[투데이에너지 박명종 기자] 한국전기연구원(KERI)과 한국화학연구원, 국립창원대학교 공동 연구팀이 고령자와 장애인의 욕창을 조기에 진단할 수 있는 혁신적인 무선 센서 플랫폼 기술을 개발했다. 이 기술은 재료공학 분야 최상위 학술지인 'Advanced Functional Materials'에 표지논문으로 게재되며 그 우수성을 입증받았다.

욕창은 요양병원과 재활병원의 고령 환자, 장애인에게 극심한 고통을 주는 질환이다. 지속적인 압력으로 피부 조직이 손상되는 이 질환은 자세 변경과 위생 관리가 필수적이다. 특히 거동이 불편한 환자의 경우 배설물이 환부를 자극해 욕창을 악화시킬 수 있으나, 관리 인력 부족으로 실시간 모니터링이 어려운 실정이었다.

기존 센서는 압력만 측정하는 단일 기능에 그쳤고, 배터리나 전선을 통한 전원 공급 방식으로 실용성이 떨어졌다. 연구팀은 이러한 한계를 극복하고자 황화구리(CuS) 나노물질을 활용한 다기능 센서를 개발했다. 이 센서는 압력, 온도, 암모니아 등 다양한 생체 신호를 동시에 감지하며, 무선전력전송 방식으로 작동해 배터리가 필요 없다.

황화구리는 우수한 향균·살균 효과를 지니고 있어 배설물에서 발생하는 암모니아를 선택적으로 감지할 뿐 아니라 피부 감염 예방과 위생 환경 개선 기능까지 제공한다. 연구팀은 황화구리 표면을 3차원 다공성 구조로 설계해 육안으로 확인하기 어려운 저농도 암모니아까지 신속하게 탐지할 수 있도록 효율을 극대화했다.

가격 경쟁력도 탁월하다. 상용 구리 폼을 황 용액에 담그는 간단한 공정만으로 황화구리를 대량 생산할 수 있어, 센서 소재 단가를 기존 대비 17배 이상 낮췄다. 또한 각 센서의 물리적·전기적 구조를 정교하게 설계해 신호 간섭을 최소화하고, 독자 개발한 회로 설계와 무선 통신 알고리즘으로 안정적인 신호 측정을 구현했다.

연구팀은 김해한솔재활요양병원과 협력해 욕창 위험군 환자를 대상으로 임상 유효성을 검증했다. 간호사와 보호자가 스마트폰이나 태블릿으로 환자의 피부 상태를 실시간 확인할 수 있어 욕창 조기 예방과 업무 효율성 향상이 가능했다.

KERI 최명우 박사는 "상온에서 외부 에너지원 없이 암모니아만을 선택적으로 감지하는 고효율 소재를 개발하고 이를 무선 센서 플랫폼에 적용한 것은 세계 최초"라며 "학·연·병 협력의 성공 사례"라고 밝혔다.

연구팀은 향후 피부 습도, 산성도, 젖산 농도 등으로 진단 영역을 확장하고, AI 기반 질병 예측 시스템과 병원 클라우드 연계를 통해 스마트 헬스케어 플랫폼으로 발전시킬 계획이다.

(왼쪽 위부터 반시계 방향) 전기연 최명우 박사, 창원대 오용석 교수, 화학연 조동휘 박사, 화학연 이선우 학생(석박사 통합 과정), 창원대 김상원 학생(석사 과정) / KERI 제공

출처 : 투데이에너지(https://www.todayenergy.kr/)