머리카락 위에도 ‘촥~’ 달라붙는 패치 개발

2017년 03월 14일 18:00

 

ETRI 제공
ETRI 제공

국내 연구진이 나뭇잎, 돼지 피부, 머리카락 등 어떤 표면에도 빈틈없이 달라붙는 패치를 개발했다.

 

김준수 한국전자통신연구원(ETRI) ICT소재부품연구소 연구원 팀은 두께가 머리카락의 50분의 1수준이면서 반복 사용해도 찢어지지 않는 패치 구조체를 개발했다고 14일 밝혔다. 연구는 한국과학기술연구원(KIST), 미국, 펜실배니아대, 시카고대와 공동으로 진행됐다.

 

신체진단 기기나 웨어러블 전가기기 등에 쓰이는 패치는 얇을수록 좋다. 신체와 기기 사이의 접촉력이 좋아야 생체 신호가 확실하게 전달되고, 의료용으로 사용할 경우 약물 전달 효율이 높아지기 때문이다.

 

하지만 두께에만 집착하다보면 또 다른 문제가 발생한다. 기계적 안정성이 떨어져 쉽게 찢어지거나 말려, 한번 부착하면 위치를 옮기거나 떼기가 힘들다. 사실상 일회용이던 패치를 개선하려면 얇고 표면 접촉성이 우수하면서도 튼튼한 구조체가 필요한 실정이었다.

 

ETRI 제공
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연구진은 물방울이 바닥에 떨어지면 넓게 퍼져 빈틈없이 표면을 적시는 현상에서 아이디어를 얻었다. 이를 ‘젖음 현상(wetting)’이라 명명하고, 거친 표면 위에서도 젖어 들어가듯 접촉하는 구조체를 고안해냈다.

 

연구진이 개발한 구조체는 다양한 원형 구조가 공존하는 형태다. 패치엔 지름 500㎛(마이크로미터·1㎛는 100만 분의 1m)~800㎚(나노미터·1nm는 10억 분의 1m) 사이의 서로 다른 3개의 원이 있다. 큰 원은 패치가 찢어지지 않도록 기계적 안정성을 높이고, 작은 원은 표면에 잘 달라붙게 하는 역할을 한다.

 

이 구조를 적용해 개발한 두께 26㎛, 넓이 1㎠의 시제품은 손가락 위에 올려만 둬도 빈틈없이 달라붙었다. 실제로 연구진이 나뭇잎, 돼지피부, 사람 머리카락 등 다양한 표면에 적용한 결과, 표면 구조와 상관없이 모두 우수한 접촉성을 보였다. 수 마이크로미터 수준의 돌기들이 있는 정도의 거칠기에도 빈틈없이 달라붙는다는 의미다.

 

김 연구원은 “웨어러블 기기나 생체정보 모니터링 기기 등에 쓸 수 있는 기술로, 5~10년 내 상용화 가능할 것”이라고 말했다.

 

이 연구결과는 학술지 ‘어드밴스드 머터리얼스’ 2월 17일자에 실렸다.

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