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코로나19가 발전시킨 3D프린팅 기술, 비말 검출 센서 개발

[글로벌메이커스 이수환 기자] 코로나19로 인해 사람의 호흡기에서 배출되는 비말을 효과적으로 관리하는 방법에 대한 연구도 지속되고 있다. 이와 관련, 이달 초 캠브리지대 연구진이 3D 프린팅 기술을 활용한 비말 검출 센서를 개발했다고 알려져 화제다.

이 기술은 사람들이 호흡할 때 배출되는 비말을 측정하는 센서로, 최근 살아가는 데 필수가 된 마스크 등의 개인 위생장비를 개발하는 데 유용하게 활용될 수 있을 전망이다.

캠브리지대 연구진의 이번 연구 성과는 과학 전문 저널인 ‘사이언스 어드밴시스’ 최신호에 발표됐다. 시연에 따르면 전도 센서 섬유를 이용해 마스크를 통해 배출되는 비말을 측정했다. 여기에 적용된 3D 프린팅 기술은 ‘인플라이트 섬유 프린팅‘이다.

물론 이전에도 전도 섬유는 있었다. 하지만 회로에 통합하는 것이 문제였다. 이번 연구팀의 결과는 소형 전도 섬유들을 섬유 패턴 구조로 이뤄진 회로 위에 직접 통합시킨 것이 최대 성과다.

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전도 센서 섬유를 이용해 마스크를 통해 배출되는 비말을 측정, 전도 섬유는 직경 3마이크로미터 이하의 비말이나 습기를 측정하는 것이 가능한 것으로 나타났다. 사진= 클립아트코리아


연구팀에 따르면 본딩이나 연결 작업 없이 섬유를 회로에 통합하는 기술을 확보했다. 또 전도 물질로 구성된 코어를 보호 피복으로 감싸고, 섬유의 프린팅 형태를 제어할 수 있도록 프린팅 시스템을 최적화했다.

이렇게 개발된 전도 섬유는 직경 3마이크로미터 이하의 비말이나 습기를 측정하는 것이 가능하다. 특히 사람의 호흡이 빠르더라도 비말의 정도를 보다 정확하게 측정할 수 있어 향후 마스크 등의 개발에 상당한 도움이 될 수 있을 것으로 보인다.

사실 기존에 있던 센서들은 호흡이 빠른 경우, 정확하게 비말의 농도나 습도를 측정하는 것이 어려워 정확성이 떨어지는 문제가 있었다. 하지만 이번에 개발된 전도 섬유 센서는 컴퓨터에 연결돼 호흡 시에도 비말의 양을 정확하게 측정할 수 있다.

한편, 연구팀이 이 센서를 이용해 N95 마스크와 일반 섬유 마스크의 테스트를 진행한 결과, 일반 섬유 마스크는 중앙 부분을 통해 비말이 주로 분출되는 것으로 나타났다.

하지만 미국 기준 의료진용 마스크인 N95 마스크는 가장자리를 통해 주로 분출되는 것으로 나타나 좀 더 안전한 것으로 파악됐다.

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