KAIST, 저전력 고속 웨어러블 이산화탄소 센서 개발

2025-02-28

KAIST 전기및전자공학부 유승협 교수팀이 실시간으로 안정적인 호흡 모니터링이 가능한 저전력 고속 웨어러블 이산화탄소 센서를 개발했다. 기존 비침습적 이산화탄소 센서는 부피가 크고 소비전력이 높다. 또한 광화학적 이산화탄소 센서는 소형화와 경량화가 가능하지만 사용하는 염료 분자의 광 열화 현상으로 인해 웨어러블 헬스케어 센서로 사용하기에 어려움이 있었다.

본 연구팀은 LED와 이를 감싸는 유기 포토다이오드로 구성된 저전력 이산화탄소 센서를 개발했다. 이번에 개발된 센서는 형광 분자에 조사되는 여기 광량이 최소화된 센서로서 기존에 비해 수십 배 낮은 171μW의 소자 소비전력을 갖는다. 또한, 본 연구팀은 이산화탄소 센서에 사용되는 형광 분자의 광 열화 경로를 규명해 광화학적 센서에서 사용 시간에 따른 오차 발생을 억제하는 광학적 설계 방법도 제시했다.

따라서, 본 연구팀은 광 열화 현상에 따른 오차 발생을 감소시켜서 안정적으로 연속 사용 가능 시간을 기존 20분 이내에서 최대 9시간까지 연장하였다. 이번에 개발된 센서는 가볍고(0.12g), 얇으며(0.7mm), 유연하다는 장점을 기반으로 마스크 내부에 부착되어 이산화탄소 농도를 정확히 측정하는 데에 성공했다. 그리고 이 센서는 실시간으로 들숨과 날숨을 구별해 호흡수까지 모니터링 가능한 빠른 속도와 높은 해상도를 나타내었다.

Source: https://news.nate.com/view/20250210n14409