건강이상 실시간감시 ‘전자피부’ 나온다

생체신호 감지 인공피부 개발, 김대형박사 ‘사이언스’에 게재

《“심장박동에 이상이 감지됐습니다. 체온도 조금 높습니다. 바로 병원으로 오시기 바랍니다.” 20××년, ‘김부정’ 씨는 출근 중 병원에서 갑작스러운 연락을 받았다. 신체에 이상이 감지됐으니 정밀진단을 받으라는 것이다. 진단 결과 병명은 ‘부정맥’. 부정맥은 심하면 심장마비로 사망에까지 이르는 무서운 병이지만 보통 사람들은 발병 초기 심장에 이상이 있다는 것을 느끼지 못하는 경우가 많다. 김 씨가 부정맥을 초기에 발견할 수 있었던 것은 가슴 부위에 간단히 붙여놓은 ‘전자피부’가 생체 신호를 실시간으로 측정하고 그 결과를 바로 병원으로 전송해줬기 때문이다.》

두께가 37μm에 불과한 전자피부는 피부에 붙은 상태로 심박수나 근육의 움직임, 체온, 뇌파 등을 측정한다. 움직임이 많은 부위에 붙여도 잘 떨어지지 않고 24시간 동안 기능을 유지할 수 있다. 미국 일리노이공대 제공

미국 일리노이공대 제공

○ 피부에 붙여 생체 신호 측정하는 ‘전자피부’ 개발

미래의 어느 날을 가정한 것이지만, 곧 이런 일이 가능할 것으로 보인다. 서울대 화학생물공학부 김대형 박사가 물을 묻혀 손등이나 팔에 붙이면 문신처럼 피부에 달라붙어 떨어지지 않고 심장박동과 체온, 근육의 움직임, 뇌파까지 측정할 수 있는 ‘전자피부’를 개발했기 때문이다. 과학학술지 ‘사이언스’ 12일자에 실린 김 박사의 이번 연구 성과는 생체 데이터 저장기술과 원거리 전송기술 등과 결합된다면 원격측정 의료기기 등으로 활용될 수 있기 때문에 벌써부터 주목받고 있다. 이번 연구는 김 박사가 미국 일리노이공대에 재학 중이던 2009년 8월부터 시작해 올해 4월 마무리했다.

전자피부의 크기는 가로 2cm, 세로 1cm, 두께 37μm로, 단면은 신호를 측정하고 데이터를 전송할 수 있는 회로를 가운데 두고 위아래로 고분자물질이 싸고 있는 형태의 샌드위치 모양이다.

전자피부의 가장 큰 특징은 얇고 잘 휘어지기 때문에 피부의 굴곡을 따라 붙일 수 있다는 것. 잘 휘어지기 때문에 가운데 층의 회로가 쉽게 부서질 것 같지만 그렇지 않다. 피부가 수축하거나 늘어나면서 발생하는 힘을 아래위에 있는 고분자물질이 흡수하기 때문에 견고하다. 게다가 고분자물질 위에 피부와 잘 붙을 수 있는 접착제까지 첨가하면 쉽게 떨어지지도 않는다. 김 박사는 “피부에 잘 붙을수록 생체 신호를 정확하게 측정할 수 있다”며 “전자피부는 땀샘과 같이 작은 구멍도 나타낼 수 있다”고 말했다.

○ 측정 신호 원거리 전송 기술 개발이 과제

회로에는 심장박동, 체온, 피부에 발생하는 압력, 근육의 움직임, 뇌파를 측정할 수 있는 센서와 발광다이오드(LED)가 있어 특정 신호가 감지됐을 때 빛으로 알릴 수 있다. 김 박사는 “가슴 부위는 물론이고 움직임이 많은 팔과 이마, 다리에 붙여도 24시간 떨어지지 않고 신호를 측정한다”며 “이렇게 측정된 데이터는 무선으로 전송이 가능해 실시간으로 확인할 수 있다”고 설명했다.

전자피부는 생체 신호 측정 외에도 장애인용 의료기기나 게임에 활용될 수 있다. 목에 붙인 전자피부는 ‘UP, DOWN, LEFT, RIGHT’처럼 간단한 단어를 소리 낼 때 발생하는 근육의 움직임을 구별해 낼 수도 있기 때문에 이동식 휠체어나 육성으로 작동하는 게임에도 쓰일 수 있다.

문제는 아직 생체 신호를 전송할 수 있는 거리가 몇 cm에 불과해 원거리 전송이 필요한 의료기기 적용에 한계가 있다는 것이다. 여기에 몸에서 측정한 신호를 저장할 수 있는 기능도 추가해야 한다. 김 박사는 “피부에 붙이기만 해도 생체 신호를 측정할 수 있는 장비가 있다면 나이가 많은 사람이나 부정맥, 뇌질환 등 지속적인 관찰이 필요한 환자에게 도움을 줄 수 있다고 생각해 개발을 시작했다”며 “향후 관련 기술 개발을 위한 연구를 진행해 나갈 것”이라고 말했다.

원호섭 동아사이언스 기자 wonc@donga.com