😴 수면 무호흡증, 이제 실시간 진단 가능! KAIST 개발 초소형 센서로 해결
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잠을 자는 동안 호흡이 멈추는 수면 무호흡증은 건강에 심각한 영향을 미칠 수 있지만, 진단이 어렵다는 단점이 있었습니다. 그러나 이제는 실시간으로 수면 중 호흡 상태를 감지할 수 있는 초소형 센서가 개발되어 더욱 간편하게 진단이 가능해졌습니다!
KAIST 연구팀은 기존 센서의 한계를 극복한 초소형·초경량·저전력 센서를 개발해 마스크 내부에 부착하는 방식으로 수면 무호흡증을 감지할 수 있도록 했습니다. 이 기술은 수면 건강 관리뿐만 아니라 만성 폐쇄성 폐질환(COPD)과 같은 호흡기 질환의 조기 진단에도 기여할 것으로 기대됩니다.
📢 KAIST 연구팀, 실시간 호흡 감지 센서 개발
KAIST(한국과학기술원) 전기및전자공학부 유승협 교수 연구팀은 실시간으로 호흡을 모니터링하는 초소형 저전력 웨어러블 이산화탄소(CO₂) 센서를 개발했다고 10일 발표했습니다.
이 기술은 기존 호흡 모니터링 시스템보다 소형화 및 전력 소비 절감이 가능해 웨어러블 기기로도 손쉽게 사용할 수 있습니다. 특히 이산화탄소 농도를 정밀하게 측정함으로써 호흡기 질환의 조기 진단 및 건강 모니터링에 활용될 수 있습니다.
⚡ 기존 센서의 단점 극복! 더 작고, 더 가볍고, 더 오래간다
기존의 이산화탄소 센서는 크기가 크고 소비전력이 높아 실생활에서 활용하는 데 어려움이 있었습니다. 하지만 이번에 개발된 센서는 기존 센서보다 전력 소비가 최대 50배 이상 낮고, 크기는 더욱 작아 마스크 내부에도 쉽게 부착할 수 있습니다.
- 📌 기존 센서의 소비전력: 밀리와트(mW) 단위
- 📌 이번 연구에서 개발한 센서 소비전력: 171μW(마이크로와트, 100만 분의 1W)
- 📌 최대 9시간 연속 사용 가능
전력 소모가 대폭 줄어들면서도 높은 정확도를 유지할 수 있어 장기간 사용이 가능하다는 점이 이번 연구의 가장 큰 특징입니다.
🎭 초소형·초경량으로 마스크 부착 가능! 실시간 호흡 모니터링
이번 센서는 무게가 0.12g, 두께가 0.7mm로 초소형·초경량 설계를 갖추고 있어 마스크 내부 부착이 가능합니다. 이를 통해 사용자는 마스크를 착용하는 것만으로도 자신의 호흡 상태를 실시간으로 확인할 수 있습니다.
- 📌 마스크 내부 부착 시 이산화탄소 농도를 정확히 측정
- 📌 들숨과 날숨을 자동으로 구별해 호흡 패턴 분석 가능
- 📌 수면 중 무호흡 증상을 감지해 조기 진단
🔬 형광 분자의 안정성 개선! 더 오래, 더 정확하게
연구팀은 기존 이산화탄소 센서에서 문제가 되었던 광 열화 현상을 해결하는 기술도 함께 개발했습니다.
- 📌 기존 센서는 사용 시간이 길어질수록 형광 분자의 변질로 인해 오차가 발생
- 📌 이번 연구에서는 광 열화 경로를 규명하고, 이를 방지하는 설계 적용
- 📌 장시간 사용해도 높은 정확도 유지
🩺 웨어러블 헬스케어 시장의 새로운 혁신
이 기술은 단순히 수면 무호흡증 진단을 넘어 웨어러블 헬스케어 시장 전반에 활용될 가능성이 큽니다.
- 📌 만성 폐쇄성 폐질환(COPD) 및 호흡기 질환 조기 진단
- 📌 운동 중 호흡 상태 모니터링으로 개인 맞춤형 건강 관리
- 📌 산업현장 및 오염 환경에서 공기질 측정
📢 연구팀 "웨어러블 디바이스에 폭넓게 적용 가능"
연구를 이끈 유승협 KAIST 교수는 이번 연구의 의미에 대해 다음과 같이 설명했습니다.
“저전력, 고안정성, 유연성을 갖춘 이번 센서는 웨어러블 디바이스에 폭넓게 적용될 수 있습니다. 특히, 장시간 마스크 착용 환경에서 재호흡에 따른 부작용을 개선하는 데에도 기여할 것입니다.”
이번 연구 결과는 국제학술지 ‘디바이스’ 온라인판에 지난달 22일 게재되었습니다.
💡 수면 건강 관리의 혁신! 미래가 기대되는 기술
이번 연구는 수면 건강 관리를 한 단계 끌어올리는 중요한 기술 혁신입니다. 기존의 복잡한 수면 무호흡증 진단 기기보다 더 간편하고 실용적인 방식으로 질병을 조기 감지할 수 있는 가능성을 열었습니다.