고령자나 장애인에게 빈번하게 발생하는 욕창을 조기 진단할 수 있는 나노소재 기반의 ‘무선 센서 플랫폼’ 기술이 개발됐다.
한국전기연구원(KERI)은 13일 최명우 박사 연구팀이 한국화학연구원 조동휘 박사 연구팀, 국립창원대학교 오용석 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해 해당 기술을 창출했다. 관련 성과는 국제 저명 학술지에 표지논문으로 게재됐다.
욕창은 고령 환자나 장애인에게 가장 고통을 주는 질병 중 하나다. 지속적인 압력에 의해 피부 조직이 손상되는 질환으로, 지속적인 자세 변경과 위생 환경 관리가 필수다. 실제 의료 현장에서는 관리 인력의 부족으로 인해 환자 상태의 실시간 모니터링이 매우 어려운 상황이다.
공동 연구팀의 성과는 환자의 다양한 생체 가스(압력, 온도, 암모니아)를 감지하면서도 무선전력전송으로 편리하게 작동되는 센서 플랫폼을 개발한 것이다.
해당 기술은 우수한 향균·살균 효과를 지닌 ‘황화구리(CuS)’라는 나노물질을 이용해 배설물에서 방출되는 암모니아를 선택적으로 감지하는 것을 넘어, 피부 감염 예방, 위생 환경 개선 기능까지 가지고 있다. 연구팀은 황화구리의 표면을 3차원 다공성 구조로 만들어, 인간이 눈으로 확인하기 어려운 저농도 소량의 배설물에서 뿜어내는 암모니아까지 빠르게 탐지할 수 있도록 효율을 극대화했다.
연구팀은 상용 ‘구리 폼(Cu foam)’을 단순히 황(S) 용액에 담그는 간단한 방식만으로 황화구리를 저렴하게 대량 생산하는 데 성공했고, 센서 소재 단가를 기존 대비 17배 이상 크게 낮출 수 있었다.
근거리 스마트폰이나 리더기로부터 전력을 공급받아 센서가 작동하는 무선전력전송 방식도 적용됐다. 연구팀은 김해한솔재활요양병원의 협조를 받아 실제 욕창 위험군 환자들을 대상으로 임상 유효성까지 검증했다. 병원 현장에서 간호사나 보호자가 스마트폰, 노트북, 태블릿 등으로 피부 상태를 실시간으로 확인해 욕창의 조기 예방이 가능하고, 환자 관리 차원에서도 업무 효율성을 크게 높일 수 있었다.
이러한 성과는 우수성을 인정받아 재료공학 분야 국제 저명 학술지인 'Advanced Functional Materials'에 최근 표지논문(Back Cover)으로 게재됐다(교신저자 전기연 최명우 박사, 화학연 조동휘 박사, 창원대 오용석 교수 / 제 1저자 화학연 이선우 학생, 창원대 김상원 학생). 학술지의 영향력을 평가하는 ‘JCR Impact Factor’는 19로, 해당 분야 상위 4.5%에 속한다.
최명우 KERI 박사는 “상온에서 외부 에너지원 없이도 생체에서 나오는 가스 중 암모니아만을 선택적으로 감지할 수 있는 고효율 소재를 개발했으며, 이를 무선 센서 플랫폼에 적용한 것은 세계 최초의 사례다”며 “학·연·병이 함께한 대표적인 성공 협력 사례로 큰 의미가 있다”고 말했다.
