카이스트 김일두 교수팀 연구
저렴한 전기방사 기법으로 온도변화 측정 센서 개발
휴대 가능한 개인 헬스케어 진단기기 활용 기대

코로나19를 비롯해 많은 감염병에서 1차적으로 중요한 진단 요소는 체온 변화이다. 또 무더운 여름 체온 변화를 실시간으로 파악할 수 있다면 열사병을 사전에 예방할 수도 있다. 일반적으로 체온은 접촉식, 비접촉식 체온계를 이용해 측정하기 때문에 실시간 측정하기는 번거롭다. 국내 연구진이 체온 변화를 실시간으로 측정할 수 있는 섬유를 개발해 주목받고 있다.

카이스트 신소재공학과 연구팀은 온도에 반응하는 색 변화 염료를 나노섬유 멤브레인에 적용해 체온 변화를 육안으로 쉽게 감지할 수 있는 초고감도 센서 기술을 개발했다고 30일 밝혔다. 이번 연구 결과는 나노 과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’에 실렸다.

색 변화 센서는 육안으로 온도, 산성도(pH) 같은 물리화학적 변화를 감지할 수 있다. 일반적으로 필름 형태로 온도 감응 색 변화 센서를 적용하는데 염료가 필름 내부에 갇혀 자극에 대한 색 변화 감도가 낮다.

연구팀은 온도 감응 색염료를 나노섬유 멤브레인에 결합시키는 방식을 개발했다. 이번 기술은 사람의 체온 범위인 31.6~42.7도에서 기존 색 변화 센서보다 민감도를 최대 5배 이상 높은 것으로 확인됐다. 전기 방사 기술을 이용해 합성한 다공성 나노섬유 멤브레인은 필름 타입 센서보다 빛 투과율이 높아 외부 자극 변화에 민감하게 반응할 수 있다.

이번에 개발된 기술은 나노섬유의 밀도와 기공 구조를 더욱 세밀하게 조절해 색 변화 강도와 민감도를 변화시킬 수 있다.

연구를 이끈 김일두 카이스트 교수는 “기존의 필름 타입이 아니라 색 변화 염료를 나노섬유에 입히는 전기방사 기법을 활용함으로써 밀도와 정렬 방향을 조절해 민감도와 반응성을 극대화할 수 있다”고 설명했다. 김 교수는 “전기방사 기법은 비용이 적게 들고 대량 생산이 가능하기 때문에 상용화 가능성이 크다”며 “센서를 사용할 때 별도의 전원이 필요없기 때문에 언제 어디든 간편하게 사용할 수 있고, 휴대가 가능한 개인 헬스케어 진단기기로 활용할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.