고려대학교 연구진이 땀 속 생체 정보를 정밀하게 분석할 수 있는 차세대 웨어러블 센서를 개발하며 디지털 헬스케어 기술 발전에 새로운 가능성을 제시했다. 피부에 부착하는 작은 센서만으로 혈당과 체내 수분 상태 등 주요 건강 지표를 실시간에 가깝게 확인할 수 있어 차세대 개인 건강관리 기기로 주목받고 있다.

고려대학교 바이오의공학과 구자현 교수와 화학과 곽경원 교수 연구팀은 육군사관학교 화학과 김성봉 교수 연구팀과 공동으로 웨어러블 진단기기의 핵심 기술을 개발했다고 밝혔다.

연구진에 따르면 땀에는 포도당, 나트륨 등 다양한 생체 물질이 포함돼 있어 이를 분석하면 혈당 변화와 체내 수분 균형 등 건강 상태를 파악할 수 있다. 그러나 기존 표면증강 라만 분광법(SERS) 기반 센서는 신호가 특정 부위에서만 과도하게 증폭되는 ‘핫스팟’ 현상 때문에 정밀한 농도 측정이 쉽지 않았다. 이로 인해 기존 기술은 특정 물질의 존재 여부를 확인하는 정성 분석 수준에 머무르는 한계가 있었다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 SERS 기술과 색 변화 분석을 결합한 새로운 피부 부착형 센서를 설계했다. 센서는 효소 반응을 이용해 분석 대상 물질을 ‘말라카이트 그린’ 색소로 변환하고, 이를 통해 화학 신호와 색상 변화를 동시에 측정한다. 두 가지 방식의 데이터를 교차 검증함으로써 보다 정확한 정량 분석이 가능해졌다는 설명이다.

정확성과 안정성을 높이기 위한 기술도 함께 적용됐다. 연구진은 센서 내부에 기준 물질을 삽입해 측정값을 자동 보정하도록 했으며, 이를 통해 주변 환경 변화에 따른 SERS 신호의 편차를 줄였다. 또한 조명 환경에 영향을 덜 받는 색 공간 모델을 활용해 실제 생활 환경에서도 안정적인 색상 분석이 가능하도록 구현했다.


센서 구조 역시 웨어러블 기기에 적합하게 설계됐다. 부드러운 고분자 기반 미세유체 채널이 피부에 밀착되며, 땀을 자동으로 수집해 분석 구간으로 전달한다. 이후 별도의 외부 장비 없이도 인체 표면에서 실시간 화학 반응과 측정이 동시에 이뤄진다.

특히 이번 연구는 SERS 기술의 가장 큰 과제로 꼽혀온 ‘정량 분석 한계’를 극복했다는 점에서 의미가 크다. 연구진은 13명의 참가자를 대상으로 실제 착용 실험을 진행한 결과, 움직임이 있는 상황에서도 안정적인 신호를 확보하고 생체 지표 농도를 정밀하게 분석할 수 있음을 확인했다.

이번 기술은 향후 당뇨 관리, 탈수 모니터링, 운동 중 건강 상태 추적 등 다양한 디지털 헬스케어 분야에 활용될 것으로 기대된다.