그동안 살아 있는 동물이나 사람의 생체에서 발생하는 신호를 수집해 무선 통신 방식으로 전송하는 니즈(needs)는 많았지만 기술적 한계가 있었다.

활동량이 많은 스포츠 종목 선수의 신체 활동을 실시간으로 파악하면 원거리에서 분석이 가능하기 때문이다.

특히 농구나 미식축구 등의 프로 스포츠는 선수의 기량 차이에 따라 성과가 크게 달라져 경기장에서 뛰는 상황을 모니터링해야 한다.

선수가 생체신호를 수집하고 전송하는 기기를 거추장스럽다고 느끼지 않도록 초소형이어야 한다. 기기를 작동하는 배터리에 대한 연구도 필요하다.

◇ 한국과학기술연구원(KIST)의 안보⸱재난안전기술단의 임무 소개

한국과학기술연구원(KIST)의 안보⸱재난안전기술단은 2010년 설립됐다. 국방 연구개발 제도개선, 국방 연구개발 과제화/연구지원, 군에 과학기술 지원 등의 임무를 수행하고 있다.

더불어 안보⸱재난안전기술단 소속 미래국방국가기술전략센터는 2022년 만들어졌다. '국방과학기술 혁신을 위한 국가 연구개발 투자전략 싱크탱크'로 비전을 설정했다.

주요 임무는 △과학기술정보통신부의 국방 연구개발(R&D) 투자정책 수립 지원 △국방적용 가능 민간 R&D 역량 발굴-과제 기획 △국방 R&D 민관군 협력 기반 마련 등이다.

이번에 소개할 기술은 바이오·메디컬연구본부생체재료연구센터 이원령 선임연구원(wrlee@kist.re.kr)이 수행한 '근적외선 광원과 광검출기를 이용한 생체이식형 의료기기용 무선정보 전송 플랫폼'이다.

◇ 생체 신호 무선 정보 송신 기술에 대한 니즈 증가... 땀에서 검출되는 포도당 농도를 무선 시스템을 통해 측정

▲ Wireless Bio Information Transmission [출처=한국과학기술연구원(KIST)]

지각할 수 없는 초경량 웨어러블 생체신호 센싱 플랫폼에서 얻은 전기신호를 빛 신호로 변환시킨 생체 신호 무선 정보 송신 기술을 소개한다. 

초경량형 웨어러블 생체신호 센싱 플랫폼에서 정보를 무선으로 읽어들이기 위해 근적외선 광원을 활용한 Flexible 무선정보송신 시스템을 구축하는 것을 목표로 했다.

여기서 광원은 피부 및 티슈층을 통과하는 적외선 대역을 활용하고 센서에서 읽어 드린 전류 신호 정보를 빛 신호로 변환하는 기술을 개발했다.

▲ 실제 땅에서 나오는 포도당 신호 측정 [출처=한국과학기술연구원(KIST)]

기존 경량형 웨어러블 플렉시블(Flexible) 디바이스에서는 전원, 전자파 송신 회로 등을 설계하기가 어려워 경성(Rigid) 모듈을 동시에 활용한 Rigid- Flexible 디바이스를 활용한 무선정보송신 시스템이 보고되고 있다.

하지만 경성(Rigid) 모듈을 연결시켜 활용 하기 때문에 종전에 플렉시블(Flexible) 디바이스의 장점이었던 유연성, 생체친화성이 반감하게 된다.

또한 플렉시블(Flexible)과 경성(Rigid) 기판의 이음새 부분에서 기계적 스트레스가 생겨 내구성이 떨어진다. 반복 사용을 위해서는 내구성이 중요하다.

연구 결과로 경량화가 가능한 유기전기전자회로와 근적외선 마이크로 발광다이오드(LED)를 활용해 땀에서 검출되는 포도당 농도를 무선 시스템을 통해 측정할 수 있었다.

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