스마트 반지로 심장마비, 심근경색 미리 알아차린다

카이스트 유승협 교수팀, 초저전력 심박 및 산소포화도 센서 개발

8자 모양으로 되어 있는 부분이 유기포토다이오드로 둥근 형태의 녹색 OLED 와 적색 OLED 를 감싸고 있다.
카이스트 제공

국내 연구진이 반지나 반창고 형태로 심장미바, 심근경색 등의 사전 징후를 미리 알아차릴 수 있는 센서를 개발했다.

카이스트 전기전자공학부 유승협, 유회준 교수 공동연구팀은 유기발광다이오드(OLED)와 유기포토다이오드(OPD)를 이용해 매우 적은 전력으로도 작동이 가능한 심박 및 산소포화도 센서를 만들었다고 12일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 9일자(현지시간)에 실렸다.

심박이나 산소포화도 센서는 심장박동과 혈액 내 산소와 결합한 헤모글로빈 농도를 측정하는 기기로 건강상태를 파악하는데 가장 중요한 생체 신호 중 하나이다.


일반적으로 LED와 포토다이오드를 이용해 만들어 병원용에서 운용하는 기기 뿐만 아니라 스마트 워치 같은 웨어러블 기기에도 손쉽게 탑재할 수 있다. 그렇지만 소형화하면서 배터리 용량이 제한적이고 심박과 산소포화도를 측정하기 위해서는 강한 빛이 필요한데 이 역시 전력소모가 많아 장시간 모니터링이 불가능하다는 단점이 있다.

연구팀은 OPD가 OLED를 둥글게 감싸는 형태로 만들어 강한 빛을 집중시킬 수 있도록 했다. 이 같은 방법으로 평균 소비전력은 0.03밀리와트(㎽)만으로도 작동되는 것이 확인됐다. 이 같은 사용전력은 OLED와 OPD가 일렬로 배치된 기존 센서의 수 십 분의 1에 해당되는 것으로 24시간 작동시키더라도 1밀리와트시(㎽h)가 되지 않는다.

낮은 전력소모라는 장점 이외에도 유연하기 때문에 소형화가 가능해 스마트 워치는 물론 무선이어폰, 스마트반지, 인체 부착형 패치 등 다양한 웨어러블 기기에 구현시킬 수 있다.

유승협(왼쪽) 교수와 이번 연구를 주도한 이현우 박사과정 연구원
카이스트 제공

유승협 교수는 “이번에 개발한 기술은 적은 전력으로 생체 신호를 지속적으로 모니터링해 건강 이상신호를 빠르게 파악할 수 있어 다양한 웨어러블 기기에 적용할 수 있을 것”이라며 “건강보건 빅데이터와 연동시킬 경우 생체신호의 특정 패턴과 질병간 상호관계도 파악하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 본다”고 말했다.



유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr