삼성전자 종합기술원은 사람 몸에 부착해 길이가 늘었다 줄었다를 반복해도 안정된 성능을 유지할 수 있는 '스트레처블 센서와 OLED 디스플레이 개발 연구' 결과를 세계적인 학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 발표했다고 6일 밝혔다. 이 연구는 연신(길이를 늘임)에 따른 기기의 성능 안정성을 구현한 것이 핵심이다.

스트레처블 OLED(유기발광다이오드)와 광혈류 측정(Photoplethysmography, PPG) 센서를 하나의 기기에 통합해 '스트레처블 전자 피부' 폼 팩터로 구성했다. 광혈류 측정은 혈관에 LED 빛을 투사해 혈액이 통과할 때 혈관의 팽창과 수축에 따라 빛의 반사율이 달라지는 원리로 맥파를 측정하는 방법이다. 이번 연구로 향후 스트레처블 기기 응용처를 확대할 수 있는 가능성이 입증됐다. 

스트레처블 기기를 구현하기 위해서는 탄력성과 복원력이 좋은 고분자 화합물 '엘라스토머'를 개발해내는 게 관건이다. 연구진은 새로운 구조의 엘라스토머를 반도체 공정에 적용하고, 이를 30% 길이를 늘려도 성능저하 없이 정상 작동한다는 점을 화인했다. 

연구진은 요골동맥(앞 팔의 바깥쪽을 통하는 동맥으로 보통 맥을 짚는 동맥)이 위치한 손목 안쪽에 스트레처블 광혈류 측정 심박 센서와 OLED 디스플레이를 통합한 전자 피부를 부착했다. 

전자 피부는 손목 움직임에 따른 피부의 최대 변형 정도인 30%까지 특성 저하가 없었다. 1000회를 반복해 길이를 늘였을 때도 OLED 디스플레이와 광혈류 센서가 안정적으로 구동했다.

특히 광혈류 센서는 손목이 움직일 때를 기준으로 고정형 실리콘 센서보다 2.4배 높은 심박 신호를 추출하는 결과를 얻었다.

윤영준 전문연구원은 "연신 성능이 높은 센서와 디스플레이는 실제 피부와 일체감이 우수하기 때문에 수면, 운동 등 일상에서 제약 없이 장시간 생체 정보를 측정할 수 있는 것이 장점"이라며 "특정 질환을 지닌 환자뿐 아니라 일반인과 영유아를 위한 웨어러블 헬스케어 제품으로 응용 가능성이 클 것"이라고 말했다.