디지스트 유니스트 서울대 공동연구팀
중금속 없는 양자점으로 제작 성공
피부부착형 심장박동기 등 활용 기대
(왼쪽부터) 디지스트 양지웅 교수, 유니스트 최문기 교수, 서울대 김대형 교수, 디지스트 씨 리 박사과정생, 유니스트 장재홍 석박사통합과정생.
외부 전원이 필요 없는 친환경 양자점(量子點, quantum Dot) 광센서가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
대구경북과학기술원(DGIST, 디지스트) 에너지공학과 양지웅 교수팀은 울산과학기술원(UNIST, 유니스트) 신소재공학과 최문기 교수팀, 서울대 화학생물공학부 김대형 교수팀과 공동연구를 통해 세계 최고 성능의 외부 전원이 필요 없는 친환경 양자점 광센서를 개발했다고 7일 밝혔다.
이번에 개발한 양자점 광센서는 광전압 효과에 의해 외부전원 없이도 안정적으로 광신호를 측정할 수 있음이 확인됐다. 또 이 광센서를 사용해 극히 얇은 ‘피부 부착형 초박막 맥박 센서’도 제작, 안정적으로 맥박을 잴 수 있는 웨어러블 맥박 센서도 선보였다.
연구진에 따르면 장시간 몸에 부착해 혈압이나 심박수 등 생체 신호를 모니터링할 수 있는 헬스케어 모니터링 시스템에 대한 수요가 늘고 있지만, 기존 센서는 무겁고 딱딱한 경우가 많아 장시간 착용시 불편이 크고, 피부와 잘 밀착되지 않아 생체신호 획득에 제한이 많다.
양자점은 수 나노미터(㎚, 10억분의 1m) 크기의 초미세 반도체입자로, 광센서로 활용 시 응답시간이 빠르다. 하지만 지금까지 양자점 광센서는 두껍고 인체에 유해한 중금속을 함유한 경우가 많아 실생활에 적용이 어려웠다.
공동연구팀은 중금속이 없는 구리-인듐-셀레나이드 성분의 친환경 양자점을 이용한 초고성능 광센서 개발에 나서 성공했다. 친환경 양자점은 중금속 함유 양자점보다 성능이 떨어지는 게 일반적이었지만, 연구팀은 독자적인 기술로 기존 독성 양자점 광센서보다 성능이 뛰어난 친환경 양자점 광센서를 개발했다.
연구팀이 개발한 친환경 양자점 광센서는 40㎚의 양자점 흡광층으로도 높은 성능을 보여주며, 외부 전원 없이 우수한 광검출 성능을 보여 웨어러블 광센서로 손색이 없었다. 또 극히 뛰어난 유연성으로 인체에 부착하고 격렬히 운동해도 안정적인 맥박 측정이 가능했다.
양지웅 교수는 “친환경 양자점의 구조 제어와 친환경 양자점에 최적화한 전하전달층을 개발해 고성능 친환경 양자점 광센서 제작에 성공했다”며 “안정성 제고를 위한 후속연구를 통해 실용화를 앞당기겠다”고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 우수신진연구사업과 디지스트 센소리움 연구소 동의 지원으로 수행됐다. 관련 연구결과는 나노과학분야 저명학술지인 ‘ACS 나노’ 10월호에 게재됐다.
기사 URL이 복사되었습니다.
댓글0