POSTECH(총장 김무환)은 조길원·이기원 화학공학과 박사 연구팀이 이승구 울산대 화학과 교수와 공동 연구를 통해 움직임에 의해 발생하는 열을 조절하고, 색으로 나타내는 '온열치료용 스마트 헬스케어 패치' 개발에 성공했다고 15일 밝혔다.

현대사회에 들어 손가락 끝과 목 뒤가 뻐근해지거나, 거북목 증후군 등 일명 '스마트폰 증후군'이 늘고 있다. 특히 손가락이나 손목에 생기는 관절질환은 심할 경우 손가락 변형까지 올 수 있다는 문제가 있다. 

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

스마트 패치는 움직임에 의해 기판 주름 구조가 변형돼 전기 저항이 증가하면서 열이 발생한다. 온도 변화에 따라 다양한 색상을 띠고, 얇기 때문에 관절에 부착하면 움직임에 따라 쉽게 변형할 수 있다.

스마트 패치를 손가락과 손목 관절에 부착해 움직임과 열 변화를 관찰한 결과, 관절을 굽혔을 때 열을 발생시켜 손상된 조직의 수축·이완을 돕는 것을 확인했다. 특히 피부에 가해지는 온도가 색으로 나타나기 때문에 온도를 눈으로 확인할 수도 있었다. 이는 피부 저온 화상 등 부작용을 예방할 수 있다는 장점도 있다.

조길원 교수는 "열 변색형 스마트 패치는 사용자 움직임에 따라 표면 온도와 색상이 변하는 것이 특징"이라며 "전자 피부, 휴먼-머신 인터페이스, 헬스케어 등 차세대 인공전자 피부 분야에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.

과학기술정보통신부 글로벌프론티어사업 나노기반 소프트일렉트로닉스 연구단 지원으로 수행된 이번 연구는 재료과학 분야 학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)' 최신 호 표지논문으로 게재됐다.