[과학1열] 실시간으로 체내 상태 확인…'땀 센서 패치' 개발

■ 권석화 / 과학뉴스팀 기자

[앵커]
기자들의 취재 아이템을 좀 더 깊이 있게 들여다보는 과학 1열 코너입니다.

이번 시간엔 우리가 자연스럽게 흘리는 땀 한 방울로도 건강 상태를 확인할 수 있는 '땀 센서 패치'에 대해 권석화 기자와 이야기 나눠보겠습니다. 안녕하세요.

며칠 전에 땀 속 성분을 실시간으로 분석할 수 있는 기술이 개발됐다는 리포트를 봤거든요.

국내 연구진이 이번에 개발한 '땀 센서 패치'는 정말 혁신적인 기술인 것 같습니다.

먼저, 이 센서가 정확히 어떻게 작동하는지 간단히 설명을 해주실까요?

[기자]
이 땀 센서 패치는 전기화학적 기술을 기반으로 하는데요.

센서에 장착된 이산화티타늄(TiO₂) 입자가 땀 속 전해질이 만든 전류를 감지하고, 그에 따른 색 변화를 통해 성분을 분석합니다.

이 패치는 디지털 색도 검사법을 활용했는데, 전압을 조절해 색이 변하는 원리를 통해 실시간으로 땀의 성분과 수분 상태, 그리고 젖산 농도 등을 확인할 수 있습니다.

[앵커]
굉장히 정교한 기술이네요.

기존에도 유사한 기술이 있었던 것으로 알고 있습니다.

이번에 개발된 기술과는 어떤 차이점이 있는지 궁금한데요, 또 구체적으로 어떤 원리와 방식을 사용했는지도 설명 부탁드립니다.

[기자]
기존의 리트머스 종이는 체액에 반응해 한 번 색이 변하고 끝나는 일회성 방식이었는데요.

이번에 개발된 패치는 전기 신호를 통해 색이 바뀌는 방식이라 실시간으로, 또 반복적으로 체내 상태를 모니터링할 수 있다는 점이 가장 큰 특징입니다.

좀 더 자세히 설명해드리자면,

센서 내부 챔버에 들어 있는 이산화티타늄(TiO₂)입자는 표면에 음전하를 띠고 있습니다.

땀 속의 전해질이 만든 전류와 외부 전압이 더해지면 양전하를 띄는 ITO 전극에 붙게 되는데요.

이때 파란색 신호가 나타나고, 전극과 떨어지면 사라지는 원리를 이용했습니다.

전문가 이야기 들어보시죠.

[구자현 / 고려대 바이오의공학과 부교수 : 기존에는 저희가 리트머스 종이와 같이 종이에 한 번 화학 반응이 일어나서 색깔이 바뀌면 다시 돌릴 수 없는 한계가 있었고요. 한 번 센싱을 하고 나면 다시 지속적으로 모니터링할 수 없는 한계점이 있었습니다. / TiO₂입자를 이용해서 우리가 전압을 가하면 색깔이 발현되고 전압을 끄면 색깔이 없어지는 이런 디지털 색도 검사를 만들게 되었고….]

[앵커]
그럼 이 패치를 통해 사용자가 운동 중에 바로 자신의 건강 상태를 확인할 수 있는 건가요?

[기자]
맞습니다. 이 패치는 운동 중에도 실시간으로 젖산 농도를 측정할 수 있는데, 젖산 농도는 근육의 피로도를 나타내는 중요한 지표이기도 한데요.

사용자가 이를 통해 체내 대사 상태를 직관적으로 확인할 수 있고, 자신의 운동 강도를 조절하거나 휴식 여부도 파악할 수 있습니다.

[앵커]
그렇다면 이 땀 센서 패치가 일상 속 건강 관리에도 큰 도움이 될 것 같은데요.

이 기술이 일상생활에서 어떻게 활용될 수 있나요?

[기자]
이 패치는 일상생활에서 자연스럽게 흘리는 땀만으로도 사용자가 자신의 몸 상태를 실시간으로
확인할 수 있도록 설계됐는데요.

예를 들면, 열사병이나 전해질 불균형 같은 걸 미리 감지할 수 있고, 운동 중에도 수분이나 전해질 상태를 즉각적으로 살피며 관리할 수 있습니다.

[앵커]
이 패치가 작고 가볍다는 점도 큰 강점일 것 같은데요.

배터리 수명은 얼마나 됩니까?

[기자]
이 패치는 최소 크기의 배터리를 부착해도 약 17시간 동안 사용할 수 있습니다.

배터리 용량이 커지면 사용 시간도 더 길어지기 때문에 운동 중이나 일상생활을 할 때도 장시간 착용이 가능한데요.

전문가의 말 들어보시죠.

[성다은 / 고려대 바이오의공학과 석사과정생 : 일회성으로 사용할 수 있는 종이 기반의 발색 반응을 이용하는 시스템이나 혹은 이제 다회 사용이 가능하더라도 약간 부피가 큰 보조 디바이스가 필요한 그런 시스템을 기반으로 하는 디바이스가 많았는데요. / (이 패치는) 다회 사용이 가능하면서도 그런 별도의 커다란 분석 장비 없이도 이제 장비 사용자가 자신의 헬스케어 모니터링이 가능하도록 한다는 장점이 있습니다.]

[앵커]
배터리 수명이 길고, 휴대성도 뛰어난 점이 인상적인데요.

그렇다면 이 땀 센서 패치, 앞으로의 연구 방향이나 계획은 어떻게 되나요?

[기자]
열사병 예방이나 운동 중 체내 상태 확인은 물론, 더 나아가 개인 맞춤형 건강관리의 새로운 가능성도 열어주고 있는데요.

연구진은 임산부들이 좀 더 편안하게 생활하고, 건강한 출산을 돕기 위한 웨어러블 센서로도 기술을 확장해 나갈 계획입니다.

[앵커]
땀 센서 패치가 건강 관리에 큰 변화를 가져올 것으로 기대되네요.

오늘 말씀 고맙습니다.

YTN 사이언스 권석화 (stoneflower@ytn.co.kr)