저전력 심박동. 산소 포화도 센서 개발

저전력 심박동. 산소 포화도 센서 개발

 

한국과학기술원(KAIST)은 전기 및 전자 공학부 유승협 교수 연구팀이 유기 발광 다이오드(OLED)와 유기 포토 다이오드(OPD)를 이용해 초저전력 심장 박동. 산소포화도 센서를 만들었다고 2018년 11월 12일 밝혔다. 유회준 교수 연구팀과의 협력을 통해 얻은 이 기술은 다양한 웨어러블 기기에 적용할 수 있을 것으로 보인다.

 

피부를 통과하는 빛은 피부 내부에서 여러 방향으로 흩어지는 산란 현상이 일어난다. 광학 소자를 이용한 심장 박동. 산소 포화도 센서의 경우 이런 빛의 산란을 막는 게 중요하다. 아울러 상시 모니터링을 요구하는 기기 특성상 전력 소모도 줄일 필요가 있다. 연구팀은 광원의 발광 파장에 따른 피부에서의 빛의 전달 형태를 다각도로 검토했다.

 

이를 통해 유기 포토 다이오드(OPD)가 유기 발광 다이오드(OLED)를 동심원 형태로 감싸는 구조의 심장 박동. 산소 포화도 센서를 구현했다. 해당 센서는 피부에서 전방위로 분포되는 빛을 효율적으로 감지한다. 소비 전력도 낮아 약 0.03㎽만으로도 측정할 수 있다. 기존 상용 센서가 갖는 통상 전력 소모량의 수십 분의 일에 해당한다. 유기 소자의 경우, 자유로운 패턴 구현이 쉽다는 점을 최대한 활용할 수 있다. 다시 말해 스마트 워치부터 무선 이어폰, 스마트 반지, 인체 부착형 패치 등으로 응용할 수 있다는 뜻이다.

 

유승협 교수는 "생체 신호의 지속적인 모니터링은 건강 이상 신호를 상시 검출할 수 있게 한다"며 "빅데이터와 연계하면 특정 패턴과 질병 간 상호 관계를 알아내는 데에도 도움을 줄 수 있을 것"이라고 말했다. 연구는 과학기술 정보통신부 한국연구재단 나노소재 원천기술 개발사업과 선도 연구센터 사업 지원으로 수행했다. KAIST 이현우 박사 과정 학생이 제1저자로 참여한 논문은 사이언스 어드밴시스(Science Advances) 2018년 11월 09일 온라인판에 실렸다.