전북대 이한얼 교수 연구팀, 플래시광 기반 3D 다공성 그래핀 센서 개발

전북대학교 신소재공학부 전자재료공학전공 이한얼 교수 연구팀이 플래시광을 이용한 3차원(3D) 다공성 그래핀 기반 초정밀 생체신호 모니터링 센서를 개발했다. 이번 연구는 국립금오공과대학교, 미국 코넬대학교 등과의 국제 공동연구로 진행되었으며, 세계적인 학술지 Energy & Environmental Materials(Impact Factor: 13.0, 학문분야 상위 7.9%)에 게재됐다.

웨어러블 헬스케어 센서의 한계를 넘다

최근 스마트워치, 피트니스 밴드 등 웨어러블 헬스케어 기기의 수요가 급증하고 있다. 이러한 기기는 심박수, 체온, 운동량 등을 측정해 건강관리에 도움을 주지만, 기존 센서는 정밀도가 낮거나 피부 밀착력이 부족해 신호 감지 성능이 떨어지는 한계가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 ‘그래핀’이 주목받고 있다. 그래핀은 뛰어난 전기 전도성, 유연성, 내구성을 갖춘 차세대 소재로 평가받지만, 기존 제조 방식은 비용이 높고 생산 과정이 복잡해 상용화가 쉽지 않았다.

플래시광을 활용한 초고속 그래핀 합성 기술 개발

이한얼 교수 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 초고속 플래시광을 이용한 그래핀 합성법을 개발했다. 연구팀은 플래시광의 조사 방법을 최적화해 고순도·고전도성을 갖춘 3D 다공성 그래핀을 단시간 내에 합성하는 데 성공했다.

이 기술을 통해 만들어진 그래핀은 기존보다 넓은 표면적을 확보하며, 생체 신호 감지 능력이 뛰어나 웨어러블 센서로 활용할 때 정밀한 감지 성능을 제공한다. 특히 피부에 부착했을 때 신체 움직임, 체온 변화, 땀 속 이온 농도 변화를 실시간으로 측정할 수 있어 의료 및 헬스케어 분야에서의 활용 가능성이 높다.

다양한 산업에 적용 가능한 혁신적 기술

이번 연구에서 개발된 3D 다공성 그래핀 기반 센서는 웨어러블 헬스케어 기기뿐만 아니라 의료, 스포츠, 재활 치료 등 다양한 산업 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

예를 들어, 당뇨병 환자의 땀 속 혈당 변화를 실시간으로 모니터링하는 센서, 환자의 체온 변화를 지속적으로 감지하는 의료용 패치, 운동선수의 근육 움직임과 피로도를 분석하는 스포츠 센서 등으로 적용될 수 있다. 이와 함께, 기존의 전자소자와 집적하여 다양한 웨어러블 디바이스로 확장할 수 있는 가능성도 제시됐다.