의공학과 전용민교수팀, 웨어러블 OLED 기반 황달 치료 기술 개발
전용민
실제 직물 기반 OLED 개발, 신생아 황달 치료 효과 확인
웨어러블 OLED 기반 새로운 바이오헬스 분야 응용 가능성 제시
의공학과 전용민 교수
우리대학 의공학과 전용민 교수 연구팀은 실제 직물 기반의 웨어러블 청색 OLED를 개발하고, 황달 질환을 앓는 신생아의 혈청에서 청색 OLED 광원에 의한 빌리루빈 감소로 인한 황달 치료 효과를 확인했다.
이 연구는 KAIST 최경철교수, 을지대학교 병원 김승연, 임춘화교수, 선문대학교 권정현교수와 공동으로 했다. 이 논문은 지난 10월 국제저명학술지 Advanced Sciecne(IF: 17.52)에 게재됐으며 연구성과의 우수성을 인정받아 표지(Frontispiece)를 장식했다.
신생아의 황달 치료는 광선 요법, 약물 투여, 교환 수혈 등 다양한 방법으로 시행된다. 이 중 광선 요법은 체내에 축적된 빌리루빈을 빛에 노출해 변형시켜 체외로 방출하는 안전하고 효과적인 치료 방법이다. 대부분의 신생아 황달은 광선 요법으로 치료할 수 있어 가장 널리 활용되고 있다.
병원에서는 신생아의 혈액 내 빌리루빈 농도가 치료 범위를 초과하면 신생아를 신생아 집중치료실(NICU)에 입원시켜 인큐베이터의 스탠드에 장착된 청색 LED의 빛으로 치료한다. 이 방법은 신생아 황달 증상을 완화하는 데 매우 효과적이지만 신생아를 부모로부터 격리하고 치료하는 동안 모유 수유 중단, 청색광에 의한 망막 손상 방지를 위해 신생아의 눈은 반드시 눈가리개로 완전히 가려야 하는 등의 문제와 더불어 기존에는 LED 기반 설치형 플랫폼이 사용돼 웨어러블 치료 적용에 한계가 있었다.
전용민 교수연구팀은 황달 치료에 효과적인 470nm(나노미터) 파장의 고출력 고신뢰성의 청색 OLED를 사람이 착용 가능한 직물 위에 구현했으며, 직물과 같은 높은 유연성을 유지하는 옷 OLED 소아 황달 치료 플랫폼을 개발했다.
직물 기반의 청색 OLED는 4V 미만의 저전압에서도 황달치료에 충분한 출력(> 20 μW/cm2/nm)을 확보했을 뿐만 아니라 100시간 이상의 구동 수명, 35℃ 미만의 낮은 구동 온도, 물세탁 신뢰성, 2mm(밀리미터) 수준의 낮은 곡률 반경에서 1,000회 이상을 견디는 유연성 등의 신뢰성을 확보했다.
직물기반 웨어러블 청색 OLED 에 의한 신생아 황달 치료 개념도
이번 연구에서 470nm 파장을 갖는 청색 OLED를 신생아의 혈청에 조사했을 시, 3시간 이내에 황달 치료가 완료됐다고 판단되는 빌리루빈 수치(12 mg/dL)에 도달했으며, 기존 병원에서 활용되는 LED 황달 상용 치료기기 대비 균일하면서도 효과적인 황달 치료 성능을 연구팀은 확인했다.
본 연구 성과는 직물 기반의 청색 OLED 개발과 함께 실제 황달 질환을 갖는 신생아의 혈청을 통해 황달 치료 효과 검증이 이루어져 추후 OLED를 기반으로 하는 차세대 웨어러블 광선 치료 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.
전용민 교수는 현재 전자공학과 권상직, 조의식 교수가 수행 중인 차세대 디스플레이 공정장비소재 인력양성사업 및 LINC+ 사업에서의 IT디스플레이 융합전공 운영을 통해 국내 대학 최고 수준으로 구축된 OLED 제조공정장비 및 분석 장비 인프라가 구축되었으며 이를 기반으로 올해 보건복지부 OLED 전자약 과제도 성공적으로 수주할 수 있었다고 평가했다. 이어 “앞으로 보건복지부 전자약 과제인 웨어러블 OLED 기반 만성 피부염 치료 기술 개발을 통해 다양한 바이오메디컬 분야에 적용 가능한 연구개발을 선도하며 핵심인력양성에 앞장 서겠다”고 말했다.