KAIST 초전력 심박 및 산소포화도 센서 구현 성공

낮은 전력과 유연소자 형태적 자유도 유지 가능

연구팀이 개발한 센서. 사진=KAIST 제공

유승협 교수와 이현우 박사과정

KAIST(총장 신성철) 전기및전자공학부 유승협 교수 연구팀이 유기발광다이오드(OLED)와 유기포토다이오드(OPD)를 이용해 초저전력 심박 및 산소포화도 센서 구현에 성공했다. 이현우 박사과정이 1저자로 참여했다.

이 기술은 같은 과 유회준 교수 연구팀과의 협력을 통해 이뤄졌고, 향후 심박 및 산소포화도 센서가 다양한 웨어러블 기기에 적용될 수 있는 계기가 될 것으로 기대된다.

현재 상용 심박 및 산소포화도 센서는 이산소자들의 배열로 구성돼 피부에서 산란으로 인해 전방위로 전달되는 빛을 효율적으로 감지하기 어렵다. 이런 이유로 좀 더 강한 빛을 필요로 하기 때문에 장기간 실시간 모니터링에는 한계가 있다.

연구팀은 문제 해결을 위해 광원의 발광 파장에 따른 피부에서의 빛의 전달 형태를 실험과 피부 모델 시뮬레이션을 통해 검토했다. 유기소자의 경우 자유로운 패턴 구현이 용이한 점을 최대한 이용해 유기포토다이오드가 유기발광다이오드를 동심원 형태로 감싸 피부에서 전방위로 분포되는 빛을 효율적으로 감지하는 최적 구조를 갖는 유연 심박 및 산소포화도 센서를 구현했다.

이를 통해 평균소비전력 약 0.03밀리와트 만으로도 심박 및 산소포화도를 측정할 수 있었다. 낮은 전력 소모 외에도 유기소자가 갖는 유연 소자의 형태적 자유도도 그대로 가진다. 스마트 워치부터 작게는 무선 이어폰, 스마트 반지, 인체 부착형 패치 등의 웨어러블 기기에서 배터리로 인한 제한을 최소화하면서 일상에 지장없이 지속적인 생체 신호 모니터링을 가능하게 할 것으로 기대된다.

유승협 교수는 “생체 신호의 지속적인 모니터링은 건강의 이상 신호를 상시 검출할 수 있게 할 뿐 아니라 향후 빅데이터 등과 연계해 이들 생체신호의 특정 패턴과 질병 간의 상호 관계를 알아내는 등에도 활용될 수 있다”고 말했다.
이해미 기자 ham7239@