연세대 연구팀, 초정밀 체온 측정 웨어러블 센서 개발

세계 최고 수준의 열 민감도, 땀과 같은 수분에도 지장 없어

"실리콘 소재의 유일한 단점 해결, 다양한 분야에 활용될 것"

[서울=뉴시스] 실리콘 나노막에 골드(금)를 도핑하는 과정 및 골드 도핑 실리콘 나노막의 이미지(자료=연세대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]김광주 인턴 기자 = 코로나19 대유행 상황에서 정확한 체온 측정에 대한 관심이 높아졌다. 특히 현재 다중이용시설 등에서 가장 널리 사용되고 있는 적외선 카메라를 이용한 체온 측정 방식은 환경 조건이나 대상의 움직임 등에 영향을 받는 탓에 정확성을 의심하는 이들도 있다.

그런데 최근 연세대 연구팀이 '타투 스티커처럼' 몸에 붙일 수 있는 부드럽고 유연한 체온 측정 센서를 세계 최고 수준의 정밀한 성능으로 개발했다는 소식을 밝혀 눈길을 끈다.     

연세대학교는 전기전자공학과 유기준 교수 연구팀이 세계 최초로 고온에서 반도체와 금속의 퓨전을 통해 반도체의 밴드갭 조절이 가능하다는 것을 규명하고, 이를 활용해 높은 민감도의 플렉시블 열 감지용 센서를 개발했다고 12일 밝혔다.

그간 체온 모니터링에 대한 수많은 연구가 진행됐지만 바이러스 감염 고위험군에 대한 정밀하고 지속적인 체온 측정은 거의 불가능했다고 연세대는 설명했다. 직접 감지 방식의 센서는 정확도를 향상시킬 수 있지만 이마저도 느린 열 반응과 독소에 의한 인체 유해성 우려 등 한계가 있었다.

이에 연구팀은 빠른 열 반응 속도로 '꿈의 소재'로 불리던 실리콘 소재를 활용했다. 구체적으로, 실리콘 소재의 유일한 단점인 '낮은 열 민감도'를 금을 이용해 극복한 것이다. 금은 실리콘 안에서 불순물로 작용해 활성화 에너지를 증가시키는 등 열 민감도를 크게 높인다.

이를 고온 공정을 통해 '금-실리콘 퓨전 나노막'을 유연한 소재의 기판에 옮긴 다음 얇고 신축성 있는 구조로 제작했다. 그 결과, 타투 스티커처럼 몸에 붙일 수 있고 높은 TCR(-377270.72 ppm/℃)정확도를 보여 두 마리 토끼를 잡은 셈이다.

이번 연구 결과는 전기 전자 분야에서 난제로 여겨졌던 실리콘의 유일한 단점을 해결했다는 점에서 다양한 전자기기에도 활용될 수 있을 것이라고 연구팀은 기대했다.

유기준 교수는 "이번 연구는 8년에 걸쳐 진행된 장기 프로젝트로, 모두가 불가능하다고 여겼던 문제를 마침내 풀게 됐다"며 "이 연구를 통해 얻어진 금-실리콘의 퓨전이 된 웨어러블 플렉시블 소자를 통해 장기적으로는 온도 센서뿐만 아니라 집적회로 등의 기존 일렉트로닉스 대비 훨씬 좋은 성능을 보이는 일렉트로닉스의 개발이 가능할 것이라고 기대한다"고 말했다.

이번 연구 결과는 융합 연구 분야에서 최고 권위를 인정받는 'Advanced Materials'에 지난 8일 게재됐다.


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