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OLED의 문제점을 개선해 인체에 부착 가능한 광 치료 패치 개발
빛의 균일성과 소재의 유연성까지 갖춰 기존 LED의 문제점 해결…발전된 광원으로 세계 광 치료 기구 시장을 주도할 수 있는 기회
[448호] 2018년 05월 15일 (화) 이희찬 기자 hclee99@kaist.ac.kr

  전기및전자공학부 최경철 교수 연구팀이 OLED를 이용한 광 치료* 패치를 개발하였다. 이번 연구는 지난 3월 8일 <어드밴스드 머터리얼즈 테크놀로지(Advanced Materials Technologies)>에 게재되었다.

LED를 치료용으로 쓰기엔 제한 있어
  현재까지의 광 치료 기구들은 피부과에서 피부관리를 받을 때나 레이저를 이용하여 물리치료를 진행할 때처럼 설치되어 있는 광원에 신체 일부를 가까이하여 사용한다. 하지만, 이러한 기구들은 유동성이 떨어질 뿐만 아니라 LED를 사용함으로써 생기는 다양한 문제점을 안고 있다. 우선 점광원인 LED는 필요한 광량을 얻기 위해 많은 램프를 배열해야 하며, 그 영향으로 빛의 균일성이 하락한다는 단점이 존재한다. 또한, 상대적으로 많은 전력량을 필요로 하므로 열도 많이 발생하여 피부에 오랜 시간 부착하고 있기에는 위험성이 컸다.

OLED 사용해 편리성과 안전성 개선
  연구팀은 이러한 문제점들을 해결하기 위해 OLED를 사용한 광 치료 패치를 개발하였다. OLED는 LED보다 천 배 이상 얇은 수백 나노미터의 두께와 반경 2cm까지 휘어지는 유연성을 지니고 있고, LED와 달리 면광원을 사용하기 때문에 발광하는 패치의 모양과 크기를 다양하게 조절할 수 있어 몸에 부착하기 편리하다. 또한 면 전체에서 유연한 형태로 빛을 낼 수 있으므로 빛의 균일성이 보장되며, 비교적 적은 전력으로 필요한 광량에 도달할 수 있다. 연구팀은 열에 의한 저온 화상의 위험성도 박막 형태의 유연한 방열층을 덧붙여 기구가 40℃ 이하에서 구동되게 하여 해결하였다.

박막 형태로 OLED의 취약점 해결해
  연구팀은 OLED가 수분과 산소에 약하다는 기존의 문제점을 방열층과 같이 박막 형태를 쌓아 올리는 과정을 통해 해결했다. OLED의 유기물은 수분이나 산소에 노출될 시 그 성능이 저하되고, 심하면 구동이 되지 않는다. 이 문제를 해결하기 위해 지금까지는 대개 유리를 사용했지만, 연구팀은 피부에 붙이는 형태의 패치임을 고려해 수분 차단을 위한 박막을 패치 위에 덧붙여 제시된 문제점을 해결했다. 이렇게 만들어진 패치는 사람의 몸에 붙이고 있어도 1m2당 1μg 이하의 물이 들어가도록 하여 WVTR**(Water Vapor Transmission Rate) 기준을 만족하였다.

의료 분야에서 다양하게 활용될 전망
  연구를 주도한 전용민 박사과정은 “이번 연구는 디스플레이 분야에만 집중되어 있던 OLED 연구를 의료 분야까지 확장했다는 점에서 의의가 깊다”고 언급했다. 실제로 이번 연구는 빛을 이용하여 사람 생체리듬을 조절해 치료할 수 있는 우울증, 레이저로 치료할 수 있는 피부암 등에도 효과가 있을 전망이다.
  연구팀은 사람의 피부에 맞게 늘어나는 OLED를 만들기 위해 연구 중이고, 앞으로도 평면 세포 상에서의 실험을 넘어 입체 인공 피부에서의 실험 등 다양한 플랫폼을 거쳐 기술의 실용성을 입증하기 위해 노력할 것임을 밝혔다. 실제로 한양대학교, 중앙대학교, 분당서울대학교병원이 함께 우리 학교에 선도연구센터를 설립하여 활발한 연구를 진행 중에 있다. 전 박사과정은 “광원의 발전에 따라서 진행되는 광 치료 기구 시장을 대한민국이 주도해 나갈 수 있는 기회”라며 “앞으로는 약국에서 밴드를 사서 붙이는 것처럼 빛을 이용한 치료가 필요할 때 광 치료 패치를 손쉽게 구매하여 사용할 수 있는 시대가 올 것이다”라고 전망했다.

광 치료*
몸에 상처를 최대한 내지 않고 빛 침습을 이용해 치료효과를 보는 방법.

WVTR**
하루동안 단위 면적당 수분이 침투하는 정도. 단위는 g/m2/day이다.

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