KAIST는 전기및전자공학부 권경하 교수와 성균관대학교 화학공학과 김종욱 박사과정 연구원이 땀의 체적 유량과 총 손실을 실시간으로 측정하는 무선 전자 패치를 개발했다고 6일 밝혔다.

땀의 속도와 총량은 체내 수분 상태, 스트레스, 체온 조절 관련 정보를 제공하는 중요한 생리학적 건강 지표지만 그간 실시간 측정은 땀과 화학 시약의 변색 반응으로 이뤄져 결과에 대한 시각적 판독이 필요했다. 때문에 작업자 안전, 군사 훈련 및 스포츠 등에서 사용이 어렵다.

연구진은 열 기반 유량 센싱 모듈을 설계했다. 먼저 땀을 수집하고 수집된 땀이 좁은 통로를 통해 흐를 수 있도록 정교한 미세 유체 채널을 제작했다. 채널 바깥쪽 표면에 열원을 놓고 안쪽에서 흐르는 땀과 가열된 채널 사이에 열 교환을 유도한 뒤 열원의 상류와 하류의 특정 위치에서 온도 차이를 전자 회로로 측정, 이를 디지털 신호로 변환해 땀의 배출 속도를 실시간으로 측정해냈다. 땀과 측정 센서 간에 직접 접촉이 없어 부식 위험이 없으며 전력 소모도 극도로 낮다.

개발 패치를 기존의 색 변화를 통해 땀의 성분을 분석하는 미세 유체 시스템과 통합한 결과 땀 내 염화물, 포도당 및 크레아틴 농도, 수소이온지수(pH) 및 체적 유량을 동시에 측정하는 데 성공했다. 측정한 지표는 낭포성 섬유증, 당뇨병, 신장 기능 장애, 대사성 알칼리증 진단 등에 활용할 수 있다.

권 교수는 "개발 패치는 개인별 수분 보충 전략, 탈수 증세 감지 및 기타 건강 관리에 폭넓게 활용할 수 있다"면서 "피부 표면 근처의 혈관에서 혈류 속도를 측정하거나, 약물의 방출 속도를 실시간으로 측정해 정확한 투여량을 계산하는 등 체계화된 약물 전달 시스템에도 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.