심박센서

[생기원 R&D] 느슨했던 웨어러블 시장에 긴장감을 불어 넣는 '고민감도 유연 압전소자' 등장!

압력을 가하면 전기를 발생시키는 압전소자는 미래 산업의 핵심 부품으로 주목받고 있지만, 기존의 세라믹 소재는 충격에 약하고 부러지기 쉬운 성질 때문에 신체에 밀착되는 웨어러블 기기에 적용하기에는 한계가 있었습니다. 이를 해결하기 위해 연구진은 인체의 복잡한 움직임에 부드럽게 반응하면서도 아주 미세한 물리적 자극까지 정밀하게 감지할 수 있는 높은 민감도를 가진 유연 나노소재를 개발하고자 했습니다. 이는 딱딱하고 고정된 형태의 기존 소자가 가진 구조적 단점을 근본적으로 극복하고 사용자 편의를 높이기 위해 반드시 필요한 과정이었습니다. 연구팀은 기존 유연 소자의 고질적인 문제였던 낮은 출력 특성을 개선하기 위해 강유전체인 주석 아연 산화물과 전기 전도성이 우수한 탄소나노튜브를 고분자 화합물인 PVDF와 혼합하는 새로운 방식을 도입했습니다. 이를 전기방사법으로 가공하여 소재의 유연성을 유지하면서도 강력한 전기적 에너지를 생산할 수 있는 복합 나노소재를 제작하는 데 성공했습니다. 이러한 신소재 기술은 소재의 물리적 특성을 자유롭게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 향후 다양한 형태의 스마트 디바이스에 폭넓게 적용될 수 있는 기술적 토대를 마련했다는 평가를 받고 있습니다. 이번 연구의 가장 큰 성과 중 하나는 인체에 유해한 납 성분이 포함된 기존 PZT 소재 대신 친환경적인 주석 아연 산화물을 사용하여 안전성을 확보했다는 점입니다. 이를 통해 제작된 고민감도 유연 센서는 실시간으로 정밀한 심박 측정이 가능해 웨어러블 의료 시장에서 즉각적인 활용이 가능한 수준입니다. 연구팀은 향후 마찰 전기 나노 발전기와의 융합을 통해 에너지 생산 효율을 한 차원 더 극대화하고, 소자의 신뢰성과 내구성을 지속적으로 보완함으로써 포스트 코로나 시대의 원격 의료 시스템을 선도하는 핵심 기술로 발전시켜 나갈 계획입니다.