Ajou News
NEW 기계공학과 연구진, 피부건강 정밀 측정 가능한 웨어러블 기기 개발
- 2025-11-04
- 230
아주대 기계공학과 연구진이 피부 건강을 장기간 정밀하게 측정할 수 있는 웨어러블 기기를 개발했다. 아토피 피부염과 같은 만성 피부질환의 진단과 관리뿐 아니라 환경 오염 물질의 피부 건강에의 영향 규명 등을 위한 정밀 헬스케어 플랫폼으로 활용될 것으로 기대된다.
기계공학과 한승용·고제성 교수 공동 연구팀은 피부 장벽의 기능을 장기간 정밀하게 모니터닝할 수 있는 통기성 웨어러블 기기 ‘통기성 피부 분석기(Breathable Skin Analyzer, BSA)’를 개발했다고 밝혔다.
이번 연구 내용은 ‘피부 장벽 기능과 개인 환경 건강 영향을 안정적으로 장기 모니터링 할 수 있는 통기성 웨어러블 피부 분석기(Breathable, wearable skin analyzer for reliable long-term monitoring of skin barrier function and individual environmental health impacts)’라는 제목으로 글로벌 저명 학술지 <네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)> 9월호에 게재됐다.
이번 연구에는 아주대 대학원 기계공학과 졸업생 홍인식 박사(현 미국 매사추세츠종합병원 시스템생물학센터), 임다슬 박사과정생, 김동진 박사후연구원, 홍명래 석사 졸업생이 제1저자로 참여했다. 아주대 한승용·고제성 교수, 포항공대 강대식 교수와 서경대 서성철 교수는 공동 교신저자로 참여했다.
‘피부’는 외부 환경으로부터 인체를 보호하는 첫 번째 방어선이다. 피부 장벽의 건강은 ▲수분 함량(Skin Hydration, SH) ▲경피 수분 손실(Transepidermal Water Loss, TEWL)과 같은 지표로 평가하고 있다. 그러나 이러한 데이터를 오랜 시간 동안 모니터링하면서 측정할 수 있는 착용형 기기의 부재로, 그동안은 대규모 임상을 통해서만 피부 질병과 환경 유해 인자 간의 영향을 살펴볼 수 있었다.
또한 땀 축적이나 외부 환경 잡음으로 인해 웨어러블 기기를 활용한 장기 모니터링이 어려웠고, 피부 건강에 대한 환자의 주관적 평가에 의존하는 경우가 많아 정확성에도 한계가 있었다.
이에 공동 연구팀은 ‘호흡하는 피부 분석기(Breathable Skin Analyzer, BSA)’ 개발에 나섰다. 연구팀은 초소형 형상기억합금(SMA) 기반 이중안정(bistable) 구동기와 통기성 챔버 구조를 적용해, 측정 시에는 피부에 밀착해 정확한 데이터를 확보하고 측정 후에는 센서를 띄워 땀 증발을 유도하도록 했다. 이를 통해 장기간 착용에도 피부 자극이 적고, 신뢰도 높은 연속 측정이 가능해진 것.
연구팀은 임상시험을 통해 최대 28일 동안 피부 수분과 경피 수분 손실을 연속 측정, 미세먼지(PM) 농도 변화와 피부 장벽 손상 간의 상관관계를 규명해냈다. 특히 아토피 피부염 환자에게서 수분 감소와 경피 수분 손실 증가가 동시에 나타나는 점을 확인했다. 이는 통계적으로 유의미한 패턴으로, 마스크 착용·세안 등 생활 습관 개선이 피부 손상을 완화한다는 것도 연구팀은 확인했다. 더불어 데이터 분석에 군집 기반 이상치 제거 알고리즘(DBSCAN)을 적용, 샤워나 땀으로 인한 비정상적 데이터를 걸러내 정밀한 피부 건강 모니터링이 가능함을 보였다.
연구팀이 이번에 개발한 ‘통기성 피부 분석기(Breathable Skin Analyzer, BSA)’는 ▲개인 맞춤형 피부 건강 관리 ▲환경 오염의 인체 영향 평가 ▲장기 임상 연구 ▲스마트 헬스케어 산업 등 다양한 분야에서 활용될 전망이다. 특히 시계형 크기의 소형·경량 설계(13g)와 블루투스 기반 무선 통신 기능을 갖추고 있어 실제 일상에서 편리하게 사용할 수 있기에 상용화 가능성이 높은 기술이다.
우리 학교 기계공학과 한승용 교수는 “이번에 개발한 피부 분석기는 환자 맞춤형 진단뿐 아니라, 환경과 건강을 연결하는 정밀 헬스케어 플랫폼으로 발전할 수 있다”며 “앞으로 추가 연구를 통해 영유아 및 민감성 피부 환자에게 최적화된 기기를 개발할 것”이라고 말했다.
이번 연구는 환경산업기술원(KEITI)의 환경보건 디지털 조사 기반 구축 기술개발사업 지원을 받아 수행됐다.
연구팀이 개발한 통기성 웨어러블 피부 분석기의 기능과 구성을 보여주는 이미지
* 위 사진 - 공동 연구팀 소속 연구자들. 왼쪽부터 홍인식 박사, 임다슬 학생, 김동진 연구원, 고제성 교수, 한승용 교수