의공학과 전용민 교수 연구팀, 퀀텀닷 발광섬유 기반 웨어러블 생체신호측정 기술 개발

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전용민

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Aug 1, 2024, 12:13:15 AM8/1/24

to Press Coverage

시공간 한계를 극복한 입는 형태의 전자섬유(QD-LED)로 전자약, 광센서, 디스플레이 등에 활용 기대

의공학과 전용민 교수(좌), WEBC 연구실 연구원(우)

본교 의공학과 전용민 교수 연구팀(WEBC)이 최근 옷의 형태로 생체신호를 측정할 있는 발광섬유 기반 퀀텀닷 LED(QD-LED) 웨어러블 플랫폼과 산소포화도 측정 기술을 개발했다.

전교수가 교신저자로 참여해 한국과학기술연구원(KAIST) 연구진과 함께 공동으로 수행한 이번 연구는 나노과학 분야의 세계적인 학술지 ‘ACS Nano(Impact factor: 15.8)’에 지난 26일 게재됐다. (논문명: Quantum-Dot Light-Emitting Fiber Toward All-In-One Clothing-Type Health Monitoring)

웨어러블 QD-LED 전자섬유 기술은 전자약, 센서, 디스플레이, 패션, 헬스케어 등 다양한 분야에 적용이 가능해 활발한 연구가 이뤄지고 있는 분야로, 궁극적으로 사람이 착용하는 섬유기반의 옷과 같은 웨어러블 플랫폼 기술을 개발하기 위해서는 발광할 수 있는 실(퀀텀닷 발광섬유)을 개발하고 이를 엮어내 직물 형태로 만들어낼 수 있어야 한다.

연구 모식도(퀀텀닷 발광섬유 기반 웨어러블 생체신호측정 기술)

연구팀은 의류의 가장 작은 단위인 섬유(Fiber) 플랫폼을 기반으로 한 펄스 산소 측정 센서를 개발했다. 직경 250μm의 1차원 파이버를 기반으로 한 적색 및 녹색 양자점 발광 파이버(QD-LED)를 성공적으로 구현해 웨어러블 펄스 옥시미터가 손가락과 손목의 산소 포화도(SpO2)를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.

광자 확산 분석(MPDA) 모델링을 기반으로 한 이론적 조사에서도 QD-LED와 같은 좁은 유기발광체(FWHM) 광원을 사용하면 SpO2 모니터링의 해상도와 정확도가 향상됨을 확인해 개발된 발광 전자섬유는 올인원 의류형 펄스 옥시미터로서 뛰어난 잠재력을 보였다.

전용민 교수는 “이번 연구로 실제 사람이 착용이 가능한 섬유기반 웨어러블 QD-LED 성능 및 응용 가능성을 제시했다”며 “다양한 전자섬유들에도 적용 가능한 원천 기술이기 때문에 섬유기반 유기전자약 유기태양전지, 유기광센서 등 다양한 분야에도 활용 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다.