그래핀-은 복합전극을 이용한 인체부착 감지센서[이승준 기자] 고품질 산업용 그래핀 소재 및 그래핀 첨단응용제품들을 전문적으로 개발 및 생산하고 있는 ㈜멕스플로러(경기도 안산시)가 인체부착형 무선감지센서에 그래핀 첨단소재를 적용한 연구결과가 최근 발표되어 화제가 되고 있다.
 
인간신체의 근전도, 심전도, 뇌전도를 측정하여 건강상태를 진단하는 스티커형 인체부착 센서들을 우리는 병원에서 쉽게 접할 수 있다. 
 
현재 사용되고 있는 이러한 의료용 인체부착형 센서들은 인체의 전기적신호를 감지하여 건강상태를 진단하기 때문에 전기도전성이 높은 금속 중 주로 금(Au)을 증착해 센서전극으로 사용하고 있다. 또한 감지된 전기적신호들을 의료용 진단기계에 전달하기 위해 많은 전선으로 연결돼 있다. 
 

최근 이러한 인체부착형 센서를 간단하고 경제적인 프린팅 기술을 사용해 인체활동에 제약을 주지 않는 무선형 센서로 개발한 연구결과가 발표됐다.

이번에 개발된 인체부착형 감지센서는 기존 고가의 금 전극을 매우 경제적인 그래핀-은(Graphene-Ag) 복합전극으로 대체했다. 또한 복잡한 증착공정 대신 그래핀-은 복합전극을 플라스틱 기판 위에 인쇄하여 뛰어난 경제성을 보유한 무선 인체부착 센서로 제작됐다. 
 
전기도전성이 뛰어난 금속 중 하나인 은(Ag)은 인체에 접촉하여 사용될 경우, 쉽게 산화되며 은 나노물질이 피부에 침투하여 세포를 손상시킬 수 있는 위험성 때문에 기존에는 사용되지 않았었다. 
 
그러나 이번 연구결과에서는 '꿈의 신소재'라 불리는 그래핀 소재와 은을 복합화 함으로써 은의 산화 및 인체유해성을 효과적으로 방지하는 것으로 밝혀졌다. 
 
이번에 개발된 그래핀-은 복합전극을 사용한 인체부착형 센서는 실제 인체에 부착 후 근전도를 무선으로 감지해 인공로봇팔, 드론, 무선자동차의 작동을 99% 이상의 정확도로 제어하는 응용결과도 발표됐다.  
 
이러한 그래핀-은 복합전극을 이용한 인체부착형 센서 개발로 인해 고가의 유선 의료용 인체감지 센서들이 경제성이 뛰어나고 활동이 자유로운 무선 인체감지형 센서로 대체될 수 있을 것으로 예상된다. 
 
또한 인체의 움직임을 일상생활 제품에 적용하는 사물인터넷과 인체의 움직임으로 기계를 조작하는 인간-기계 인터페이스(Human-Machine Interface) 시스템에도 적용될 것으로 예상된다.
 
이번 발표된 연구결과는 미국 조지아공대의 권영태 박사팀과 국내 그래핀 전문회사인 멕스플로러가 참여해 진행됐고, 세계적 학술지인 ‘Nature Communications’ 2020년 7월호에 게재됐다.