경상국립대학교(GNU·총장 권순기) 공과대학 기계항공공학부 김해진 교수팀의 연구가 공학 분야 글로벌 연구정보 서비스 기관으로부터 ‘주목해야 할 발견’으로 선정됐다. 

김해진 교수팀(기계전자재료연구실 정성식, 허서준 석사과정생)의 연구 논문 ‘웨어러블 생체신호 감지를 위한 금 나노시트 기반 신축성 전극 소자의 기계적 내구성 향상에 관한 연구(Mechanical durability enhancement of gold-nanosheet stretchable electrodes for wearable human bio-signal detection)’가 공학 분야 글로벌 연구정보 서비스인 ‘어드밴시스 인 엔지니어링(Advances In Engineering)’이 4월 30일 발표한 ‘주목해야 할 발견(Key Scientific Article)’에 선정됐다. 

‘어드밴시스 인 엔지니어링’은 대학과 연구기관의 연구자, 글로벌 기업의 전문가들에게 공학 분야(화학·토목·전기화학·기계·나노·재료·물리·바이오의학)의 최신 연구 동향 정보를 요약·소개하는 웹사이트이다. 이 사이트에서는 전 세계 과학기술 연구 성과들을 평가해 분야별로 파급력 높은 성과를 ‘주목해야 할 발견’으로 선정, 발표하고 있다.

‘기계공학(Mechanical Engineering)’ 분야의 ‘주목해야 할 발견’에 선정된 김해진 교수팀의 연구성과는 ‘금 나노입자 기반 신축성 전극’을 이용하여 공정을 최적화하여 기계적 내구성을 향상시켜, 이를 생체신호를 획득하는 데 적용한 것이다. 이 논문은 2020년 11월 재료과학 분야의 세계적인 학술지인 ≪머티어리얼스 & 디자인(Materials & Design)≫에 게재되었다. Materials & Design는 재료과학 분야 상위 20% 이내의 논문으로 재료 설계 및 공정 관련 연구가 활발하게 보고되는 저널이다.

다양한 전자소자에 활용되는 박막 형태의 금(Au) 소재는 일반적으로 기계적 변형에 취약하기 때문에 유연(플렉서블, 롤러블, 스트레처블) 소자 기반 응용 분야에 적용되는 데 한계가 있다. 연구팀은 이를 극복하기 위하여 2차원 형태의 금 나노입자를 유연 기판에 전사하였으며, 기계적 내구성을 향상시키기 위한 과정으로 핫 프레싱(hot-pressing) 공정을 최적화하였다. 

이번 연구에서 개발된 유연 전극의 기계적 내구성·신뢰성을 검증한 결과를 바탕으로 심전도(ECG), 근전도(EMG)를 측정하였으며, 상용화된 장치와 비교하여 유사한 성능을 도출하였다. 이 연구 결과는 기계적으로 변형되거나 늘어나더라도 성능 저하가 없는 웨어러블 센서, 집적회로, 인공 피부 등 광범위한 유연 응용 소자 분야에 적용될 것으로 기대된다.

김해진 교수는 “이 성과는 향후 인간의 건강정보를 알 수 있는 생체신호를 보다 정확하게 얻을 수 있는 장점이 있으며, 기존의 관련 연구 대비 기계적으로 내구성이 우수한 신축성 전극을 개발했다는 점에 그 의의가 있다.”라고 말했다.

김해진 교수(교신저자)가 주도하고 정성식 석사과정생(제1저자)이 수행한 이 연구는 한국연구재단이 추진하는 신진연구자지원사업 지원으로 수행되었다.

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