POSTECH-울산대, 움직임 따라 온도·색 변하는 스마트 온열 패치 개발

POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 화학공학과 조길원 교수, 이기원 박사 연구팀은 울산대 화학과 이승구 교수와의 공동 연구를 통해 움직임에 의해 발생하는 열을 조절하고 이 열을 색으로 나타내는 온열치료용 스마트 헬스케어 패치 개발에 성공했다.

연구팀은 표면 미세 주름을 가진 얇은 고분자 탄성체 기판 위에 은나노와이어를 프린팅하고 그 위에 열에 의해 색이 변하는 염료가 분산된 탄성 복합 소재를 코팅해 신축성 있는 스마트 패치를 구현했다. 

이 스마트 패치는 움직임에 의해 기판의 주름 구조가 변형돼 전기 저항이 증가하고 이에 따라 열이 많이 발생한다. 

한편, 온도가 변함에 따라 다양한 색상을 띤다는 특징이 있다. 또 얇기 때문에 관절에 부착하면 관절의 움직임에 따라서 쉽게 변형이 가능하다.

스마트 패치를 손가락과 손목 관절에 부착해 움직임과 열 변화를 관찰한 결과, 관절을 굽혔을 때 열을 발생시켜 손상된 조직의 수축·이완을 돕는 것을 확인했다. 

피부에 가해지는 온도가 색으로 나타나기 때문에 온도를 눈으로 확인할 수도 있었다. 

이렇게 사용자가 눈으로 직접 온도변화를 확인할 수 있어 피부의 저온 화상 등 부작용을 예방할 수 있다는 장점도 있다.

조길원 교수는 “이번에 개발된 열 변색형 스마트 패치는 사용자의 움직임에 따라 표면 온도와 색상이 변하는 것이 특징이다”며 “전자 피부, 휴먼-머신 인터페이스, 헬스케어 등 차세대 인공전자 피부 분야에 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.

한편, 과학기술정보통신부 글로벌프론티어사업 ‘나노기반 소프트일렉트로닉스 연구단’ 지원으로 수행한 이번 연구성과는 세계 최고 권위의 재료과학 분야 학술지인 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’지 최신호 표지논문으로 게재됐다.