피부는 외부 환경으로부터 우리를 지켜주는 첫 번째 방패다. 그동안 미세먼지, 온도 변화, 습도 등 요인이 피부 건강에 어떤 영향을 미치는지 장기간 정밀하게 측정하기 어려웠는데, 최근 국내 연구팀이 이를 해결할 방법을 제시했다. 

POSTECH 기계공학과 강대식 교수 연구팀이 아주대 기계공학과 한승용, 고제성 교수 연구팀, 연세대 홍인식 박사와 함께 피부 건강을 오랫동안 정확하게 측정할 ‘숨 쉬는 피부 분석기(Breathable Skin Analyzer, BSA)’를 개발했다. 이 연구는 피부 건강과 환경 요인의 상관관계를 밝혀낼 수 있다는 점에서 큰 주목을 받으며, ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 온라인판에 최근 게재됐다.

▲POSTECH 기계공학과 강대식 교수

 피부의 건강을 판단하는 주요 지표는 ‘피부 수분 함량(SH, Skin Hydration)’과 ‘경피 수분 손실(TEWL, Transepidermal Water Loss)’이다. 수분이 충분하고 수분 손실이 적을수록 피부 장벽이 건강하다는 뜻이다. 그러나 기존의 측정 장비들은 단기간 측정에 그쳐 하루 주기나 생활 습관에 따른 변화를 포착하기 어려웠고, 장시간 착용 시 땀이나 외부 요인으로 인해 정확도가 떨어졌다.

 연구팀은 공기가 자유롭게 드나들 수 있는 구조와, 온도 변화에 따라 형태가 변하는 ‘형상기억합금’을 기반으로 한 이중안정 구동기를 결합해 ‘숨 쉬는 피부 분석기’를 개발했다. 이 기기는 측정할 때는 피부에 밀착해 정확한 데이터를 얻고, 측정이 끝나면 센서를 자동으로 띄워 땀을 증발시킨다. 이 과정을 반복함으로써 장시간 착용해도 피부 자극이 적고, 안정적으로 데이터를 수집할 수 있다. 

 28일간의 임상시험 결과, 미세먼지 농도 변화가 피부 장벽 손상과 밀접한 관련이 있음이 확인됐다. 특히, 아토피 피부염 환자는 미세먼지 농도가 높을수록 피부 수분이 줄고 수분 손실이 커지는 경향을 보였다. 또한 마스크 착용이나 세안 습관 개선이 피부 손상을 줄이는 효과가 있음도 입증됐다.

 더불어 연구팀은 군집 기반 이상치 제거 알고리즘(DBSCAN^*1)을 적용해 샤워나 땀 등으로 인한 비정상 데이터를 자동으로 걸러내, 일상생활에서도 정밀한 피부 데이터 분석이 가능하게 했다.

연구팀이 개발한 ‘숨 쉬는 피부 분석기’는 ▲개인 맞춤형 피부 건강관리 ▲환경 오염의 인체 영향 평가 ▲장기 임상 연구 등 다양한 분야로의 확장이 기대된다. 13g의 초소형·경량 설계와 블루투스 무선 통신 기능을 갖춰 일상에서도 편리하게 사용할 수 있다.

 이번 연구를 이끈 POSTECH 강대식 교수는 “향후 영유아나 민감성 피부를 가진 사람도 사용할 수 있도록 기기의 범용성을 높일 계획”이라며, “이 기술이 발전하면, 피부뿐만 아니라 공기 질, 생활 습관, 질병 징후까지 종합적으로 분석하는 맞춤형 헬스 케어 플랫폼으로 진화할 것으로 기대된다”라고 전했다.

 한편, 이번 연구는 환경산업기술원(KEITI) 환경보건 디지털 조사 기반 구축 기술개발사업 지원을 받아 수행됐다.