고승환 서울대 교수 연구팀, 섬유 기반 차세대 인간-기계 인터페이스 생체 전극 개발

[캠퍼스人+스토리]
필터레이션 기반 금속 나노와이어 패터닝 방법

레이저를 이용한 전도성 하이드로젤 미세 패터닝 공정. /서울대

고승환 서울대 기계공학부 교수와 김시윤 건국대 교수 공동연구팀은 디스펜서 시스템을 이용한 필터레이션 기반의 금속 나노와이어 패터닝 방법을 개발했다고 6일 밝혔다.

전기방사된 나노섬유 멤브레인을 기반으로 한 유연한 전자기기는 높은 생체 적합성과 우수한 기계적 성능으로 인해 큰 주목을 받고 있다. 하지만 일반적으로 섬유 기판 위에 전도성 있는 물질을 패터닝하려면 고가의 진공 시스템 또는 별도의 마스크를 제작하는 추가 공정이 반드시 필요한 실정이다.

이를 활용하면 후처리 단계에서 레이저의 광열 효과로 나노와이어와 기판을 강하게 접합시켜 기계적 안정성을 향상시킬 수 있다.

이 시스템에서는 강력한 초음파 처리에도 회로가 안정적으로 유지되고, 손으로 잡아당길 시에도 기판의 패턴이 안정적으로 남는다는 점이 증명됐다. 본 연구팀은 쥐 심장 표면 신호 기록을 위한 ECG 전극, 피부에 부착할 수 있는 전기화학 바이오센서, 맞춤형 근전도(EMG) 기반 인간-기계 인터페이스(HMI) 등 다양한 응용 사례를 통해 이번에 개발한 공정 시스템 및 결과물의 강점을 입증했다.

본 연구팀은 쥐 심장 표면 신호 기록을 위한 ECG 전극, 피부에 부착할 수 있는 전기화학 바이오센서, 맞춤형 근전도(EMG) 기반 인간-기계 인터페이스(HMI) 등 다양한 응용 사례를 통해 이번에 개발한 공정 시스템 및 결과물의 강점을 입증했다. 또한 해당 연구는 높은 신축성과 통기성, 전도성을 갖춘 전자기기를 효율적으로 제작할 수 있는 가능성을 열어주었으며, 다양한 헬스케어 및 의학 분야에서의 응용 가능성을 증명했다.