고려대·美 노스웨스턴대 등 공동 연구
땀 속 ‘코르티졸’ 농도 측정… 탈수 증세도 감지
"미 공군 연구소, 내년 상반기 실용화 테스트"

연구팀이 개발한 코르티졸 농도 측정용 패치 센서./고려대 제공

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한미 공동 연구진이 피부에 붙이면 몸의 피로도를 알려주는 패치형 센서를 개발했다. 내년 상반기 미 공군 연구소에서 실용화 테스트가 이뤄질 예정이다.

고려대는 구자현 바이오의공학부 교수 연구팀이 이보람 건국대 의과대학 박사, 서선희 한국전기연구원 박사, 미국 노스웨스턴대·일리노이대 연구팀과 함께 땀 속 물질 ‘코르티졸’을 측정할 수 있는 웨어러블 바이오센서를 개발했다고 27일 밝혔다. 연구성과는 미국 국립과학원회보(PNAS)에 이날 게재됐다.

코르티졸의 분비는 오전에 늘어났다가 저녁에 줄어드는 규칙적인 리듬을 갖고 있다. 업무, 운동, 육체 노동과 같은 스트레스 요인들은 뇌 시상하부를 자극해 코르티졸의 분비를 비정상적으로 늘린다. 이 결과로 우리 몸은 심장 박동이 증가하고 호흡이 거칠어지며 심하면 탈수가 일어나는 피로 증세를 보이게 된다.

연구팀은 쉽게 부착되고 착용자가 불편을 느끼지 않을 정도의 유연함을 갖고 있는 3cmｘ5cm 크기의 실리콘 재질에 금(金) 나노입자 기반의 센서를 장착했다. 땀이 실리콘에 흡수되면 금 나노입자에 코르티졸이 닿는다. 코르티졸 농도에 따라 달라지는 금 나노입자의 화학반응 정도를 전기화학적인 방법으로 측정할 수 있다.

연구팀은 또 몸이 피로할 경우 나타날 수 있는 탈수 증세를 감지하는 기능도 구현했다. 탈수가 일어나면 수분이 부족해져 땀 속의 나트륨 농도가 증가한다. 센서는 이 변화를 감지할 수 있다.

패치 센서의 구조./고려대 제공

이번 연구는 글로벌 스포츠 음료회사 연구소인 ‘게토레이 스포츠 과학 연구소(Gatorade Sport Science Institute)’와 미 공군 연구소(Air Force Research Lab)가 운동선수나 군인의 신체 관리를 위해 처음 시작했다. 2016년 현지 매체를 통해 제품의 콘셉트가 소개된 바 있다.

현재 노스웨스턴대와 미 공군 연구소가 실용화 연구를 진행 중이다. 연구팀은 "미 오하이오주 데이튼시의 라이트 패터슨 공군기지에서 내년 상반기쯤 군인 등을 대상으로 실용화 테스트가 이뤄질 예정"이라고 밝혔다. 미국에서의 상용화는 1~2년 내 이뤄질 것으로 예상된다.

연구팀은 "코르티졸뿐만 아니라 신체에서 나타나는 다양한 신호와 징후를 포착하는 데 활용할 수 있어 후속 연구를 통해 의료용 데이터를 간편하게 수집하고 일반인이 스스로 건강관리할 수 있는 시대로 도약할 수 있을 것"이라고 기대했다.

김윤수 기자(kysme@chosunbiz.com)

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