8배 늘어나도 전도성 높은 고무 개발…생체에도 무해

국내 연구진이 최대 8배 이상 늘어나도 안정적으로 전기신호를 전달할 수 있는 생체 친화적인 전도성 고무를 개발했다.

기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단 김대형 부연구단장과 현택환 단장 공동연구진은 높은 신축성과 전도성을 가지면서도 인체에 독성이 없는 전도성 고무를 만드는데 성공했다고 13일 밝혔다.

금-은나노복합체를 이용한 웨어러블 기기.

이번에 개발한 전도성 고무는 최대 840%까지 늘어나는 기계적 변형에도 안정적으로 전기신호를 전달할 수 있어서 다양한 웨어러블 디바이스와 신체 삽입형 의료기기 개발에 크게 기여할 것으로 기대된다. 이번 연구 성는 네이처 나노테크놀로지 온라인 판에 게재됐다.

연구진은 금(Au)이 입혀진 길이가 긴 은(Ag) 나노 와이어와 고무 성분인 SBS 엘라스토머를 섞어 전도성 금-은(Ag)나노복합체를 만들었다.

개발된 금-은나노복합체는 기존에 연구된 전도성 고무와 비슷한 전도도 영역에서 최고 840%의 신장력을 기록하고 기존의 은 나노와이어 복합체 문제였던 독성과 산화현상 문제도 해결했다.

은 나노와이어는 높은 전도성과 안정적인 전기특성으로 각광받았으나 독성으로 인해 활용이 어려웠다. 이번 연구에서는 길이가 긴 은 나노와이어 표면에 손상 없이 균일하게 금을 입혀 생체 독성을 유발시키는 은 이온 유출을 차단해 생체 친화성을 높였다. 아울러 물에 산화되기 쉬운 생체 환경 내에서도 오래 사용할 수 있는 내구성도 갖췄다.

연구진은 금-은나노복합체를 그물 형태로 제작해 실험을 진행했다. 그물 형태의 금-은나노복합체는 돼지의 심장을 감싸 심장 신호의 변화를 모니터링하고, 전기 자극을 주는데 성공했다.

넓은 면적이라 심장 움직임에 전혀 영향을 주지 않으면서도 부정맥 등 심장 이상이 있을 때 효과적으로 전기 자극을 가해 치료를 수행했다.

IBS 연구진은 이번에 개발한 금-은나노복합체가 움직임이 큰 피부 위에서도 안정적으로 전기를 전달할 수 있어 향후 차세대 웨어러블 의료기기 개발에 획기적인 소재로 활용될 것으로 기대하고 있다.

김대형 IBS 부연구단장은 "이번에 개발한 금-은나노복합체는 고전도성, 고신축성, 생체 친화적이어서 향후 바이오메디컬디바이스 발전에 기여할 것"이라며 "피부에서나 인체 삽입형 의료기기에 모두 활용이 가능할 것"이라고 전망했다.

[e-mail] 서영준 기자