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땀 분석, 웨어러블 센서 어디까지 왔나
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땀 분석, 웨어러블 센서 어디까지 왔나
  • 김지연 기자
  • 승인 2022.01.04 08:00
  • 댓글 1
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땀을 분석해 주는 웨어러블 패치와 센서가 다양해지는 추세
물에서 사용 가능하거나 채혈의 부담을 줄여주는 기능성 돋보여
일반인도 운동효과 확인과 회복을 위한 섭취 요소를 확인할 수 있어

땀을 분석하는 웨어러블 패치의 발전이 눈부시다. 피부에 붙여서 땀의 성분을 분석, 몸 상태를 알려주는 형식의 패치는 운동선수나 환자들에게 폭넓게 활용되며 더욱 다양해지고 있다.

2019년 1월 국제학술지 <사이언스 어드밴시스(Science Advances)>를 통해 공개된 미국 노스웨스턴대 존 로저스 연구그룹(John Rogers Research Group)의 스티커형 센서는 물속에서도 사용할 수 있는 장점을 내세우며 관심을 받았다. 이전까지 개발되었던 스티커형 센서 중 물속에서 사용할 수 있는 것은 없었기 때문에 당시로서는 획기적인 전환이었다.

손등에 장착된 땀 감지 웨어러블 / 존 로저스 연구그룹

방수처리된 지름 1.5인치의 원형 플라스틱 패치는 반창고처럼 피부에 붙는다. 패치의 중앙에 있는 머리카락 크기의 구멍을 통해 땀이 모이게 되고 구불구불한 '마이크로 채널'을 따라 흐르게 된다. 이때 땀이 마이크로채널을 채운 화학물질과 혼합되어 반응하게 되면 색이 드러나게 된다.

염색된 땀이 마이크로채널을 채우는 모습 /영상=latimes

땀 속의 염화이온 농도에 따라 색이 다른데 땀을 많이 흘려 농도가 높을수록 밝은 분홍색 수준에서 진한 빨간색으로 색이 바뀐다. 아울러 패치와 연동된 스마트폰을 통해 피부의 온도와 사용자에게 필요한 수분의 양을 확인할 수 있는 방식이다.

미국 캘리포니아 공대(Caltech)에서는 2019년 11월 국제학술지 <네이처 생명공학(Nature Biotechnology)>에 땀 분석을 통해 혈액의 대사물질과 영양분 농도를 모니터링하는 웨어러블 센서를 발표한 바 있다. 이는 당뇨병·심혈관 질환·신장 질환 등 지속적인 모니터링이 필요한 환자들에게 부담스러운 채혈과 검사 과정을 줄일 수 있는 반가운 기술이다.

연구팀 웨이 가오(Wei Gao)가 자원봉사자가 착용한 센서의 데이터를 모니터링 하는 모습 /영상=caltech

연구팀은 센서를 통해 호흡속도·심장박동수·요산 및 티로신 농도 등 주요 지표를 측정함으로써 환자들의 상태를 파악할 수 있다고 설명한다. 요산은 통풍과 관련 있으며, 티로신은 대사장애·간 질환·섭식장애 및 신경 정신질환과 밀접한 지표다.

특히 미세관과 미세 유체 소자 흐름을 활용하는 '미세 유체 공학(microfluidics)'을 기반으로 한 기술로 이전 센서들보다 정확도를 한층 높인 것으로 평가받는다. 

작년에는 스포츠음료 브랜드 게토레이(Gatorade)가 미국의 스타트업 에피코어 바이오시스템스(Epicore Biosystems)와 함께 웨어러블 패치 'Gx Sweat Patch'를 선보였다. 

제품 사용 사진 /gatorade

패치를 팔에 부착한 뒤 30분 이상의 운동을 하게 되면 땀을 분석해서 사용자에게 상태를 알려주는 식이다. 패치에는 특정 화학물질을 감지하는 기술이 들어있어 땀 배출량과 염분 손실률을 알 수 있고 이를 통해 회복하기 위해 필요한 수분과 나트륨의 양이 제시된다. 분석된 데이터는 패치를 스캔하면 앱을 통해 쉽게 볼 수 있다.

Gx Sweat Patch 데이터 확인 /gatorade

자신이 패치를 붙이고 수행한 운동의 종목을 입력하면 다른 종목과 땀나는 정도를 비교해 주기도 한다. 마찬가지 이유로 운동 종목이 바뀔 경우에는 패치를 교체해 줘야 의미 있는 측정이 가능하다.

케미컬뉴스 김지연 기자


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김보경 2022-01-05 08:23:56
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