맨눈으로 체온 측정하는 '센서' 개발

김일두 KAIST 교수팀, 나노 멤브레인에 온도 감응 색염료 결착.."색 변화 센서 감도 극대화"

다양한 타입의 나노섬유 멤브레인을 활용한 마스크, 팔찌, 또는 온도 감응 색변화 센서 적용 모식도. KAIST 제공

국내 연구팀이 사람의 체온에 따라 색깔이 바뀌는 초고감도 센서를 개발했다. 향후 마스크나 팔에 붙이는 패치에 적용하면 감염 증상 여부를 손쉽게 판단할 수 있을 것으로 기대를 모은다.    

김일두 KAIST 신소재공학과 교수 연구팀은 체온에 감응하는 색 변화 염료를 전기방사 기술을 통해 나노섬유 멤브레인(얇은 막)에 적용한 ‘색 변화식 센서’를 개발했다고 30일 밝혔다.

색 변화식 센서는 맨눈으로 센서 온도 등 물리화학적 변화를 쉽게 감지하도록 개발됐다. 하지만 지금까지 개발된 필름 타입의 센서는 색 변화에 대한 감도가 낮다는 단점이 있었다. 김 교수팀이 이번에 개발한 센서 기술 기존 필름타입의 센서보다 민감도가 5배 이상 높다. 연구팀은 기존 필름 형태 센서의 한계를 극복하기 위해 기공이 많은 나노섬유 멤브레인에 전기방사 기술을 이용해 온도 감응 색염료를 효과적으로 부착했다. 다공성 나노섬유 멤브레인은 필름 타입의 센서에 비해 기공도가 높고 빛 투과율이 10배 이상이어서 염료의 색을 효과적으로 외부로 전달한다.

연구팀은 더 나아가 전기장을 조절해 나노섬유 멤브레인과 얀(yarn) 구조로 이뤄진 온도 감응형 색 센서를 제조하는 데 성공했다. 나노섬유의 밀도와 기공 구조를 더욱 세밀하게 조절해 색 변화 강도를 한층 더 높였다는 설명이다.

김 교수는 "기존에 활용되는 필름 타입의 멤브레인이 아닌 나노섬유 멤브레인의 밀도와 방향을 조절해 온도 감응 색 변화 센서의 반응성을 극대화할 수 있었다ˮ며 "정렬된 나노섬유 및 얀 타입의 나노섬유 멤브레인을 활용하면 웨어러블 타입의 색 변화 센서로 활용할 수 있다는 가능성을 제시했다“고 말했다.

그는  "저비용, 대량생산이 가능한 전기방사 기법을 활용했기 때문에 상용화 가능성이 큰 기술”이라며 “누구나 손쉽게 자신의 체온을 육안으로 진단하게 된다면 개인의 지속적인 건강관리에도 큰 도움이 될 것”이라고 덧붙였다.

이번 연구 결과는 나노 분야의 국제학술지 `어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈' 6월호 표지 논문으로 선정됐다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]