주요 연구성과
NEW 첨단바이오 김지혜 교수팀, 모유 수유량 실시간 측정 센서 개발
- 2025-05-29
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아주대 첨단바이오융합대학 김지혜 교수가 참여한 연구팀이 모유 수유 중에 영아의 모유 섭취량을 실시간 모니터링할 수 있는 무선 웨어러블 센서를 개발했다.
해당 연구는 ‘모유 수유 중 모유 섭취량의 실시간 모니터링을 위한 소형 무선 시스템(A compact, wireless system for continuous monitoring of breast milk expressed during breastfeeding)’이라는 제목의 논문으로 바이오메디컬 분야의 저명 학술지인 <네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)>에 5월 게재됐다.
김지혜 아주대 첨단바이오융합대학 교수(사진)가 제1저자로 참여했고, 오세용 한양대 전자공학부 교수와 라우델 아빌라(Raudel Avila) 미국 라이스대학 기계공학과 교수가 공동 제1저자로 함께 했다. 미국 노스웨스턴대(Northwestern University)·앤 앤드 로버트 H. 루리 시카고 아동병원(Ann & Robert H. Lurie Children‘s Hospital of Chicago)·성균관대 연구진도 이번 연구에 참여했다.
모유 수유는 영아의 건강과 발육을 위해 권장되어왔으나, 아이가 얼마나 모유를 섭취하는지를 파악하는 것은 그동안 부모와 의료진 모두에게 미지의 영역이었다. 지금까지는 수유 전후로 아기의 체중을 재는 방식 외에는 모유 섭취량을 측정할 방법이 없었던 것. 이러한 불확실성은 많은 산모들에게 불안과 자책감을 유발하고, 경우에 따라 모유 수유 포기로 이어지기도 한다.
이에 모유 수유량의 실시간 측정을 위해 연구팀은 다양한 방법을 시도했고, 근육량이나 지방량 등의 체성분 측정에 활용되는 생체 임피던스(Bioimpedance) 기술을 활용하는 방법을 고안해냈다. 이 기술을 활용하면 약한 교류 전류를 통과시켜 신체의 전기적 저항을 측정할 수 있다.
연구팀은 유방에 두 개의 작은 패드를 붙여 약한 전류를 흘려보내고, 모유의 감소량에 따른 전압 변화를 읽어냈다. 또한 유방의 해부학적 구조를 컴퓨터로 시뮬레이션해, 수유 도중 일어나는 생리적 변화를 수치화했으며 센서의 위치에 따른 측정에의 영향을 분석해 기기를 고도화했다.
아주대 공동 연구팀이 개발한 모유 수유 중 영아의 모유 섭취량을 실시간으로 측정할 수 있는 무선 웨어러블 센서를 설명하는 그림
이미지 출처 <네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)>
이 기술을 활용하면 모유 섭취량을 스마트폰 어플리케이션을 통해 실시간 그래픽으로 시각화할 수 있다. 연구팀은 기술의 신뢰성·실용성을 ▲이론적 모델링 ▲유방 모사 모델 실험 ▲해부학 기반 유한요소법 시뮬레이션 등을 통해 검증했다. 더불어 실제 수유 중인 산모 12명을 대상으로 최대 17주간 병원 및 가정 환경에서의 임상실험을 진행했다.
이 센서 기술은 신생아의 영양 상태를 정밀하게 관리하고, 산모의 수유 불안감 해소에도 실질적으로 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 이번 연구 개발 내용을 특허로 출원했고, 실제 생활에서의 활용과 발전을 위해 후속 연구를 진행할 계획이다.
김지혜 교수는 “이번에 개발된 센서로 모유수유와 관련한 불편함을 해소하고, 수유량에 대한 불확실성을 줄여 산모와 의료진 모두에게 신뢰할 수 있는 정보를 제공할 수 있게 됐다는 데에 그 의미가 있다”라고 설명했다.
김 교수는 이어 “특히 신생아 중환자실 등 고위험 신생아의 영양 상태에 대한 임상적 관리를 개선하는 데 기여함으로써, 그동안 의료현장에서 해결되지 못했던 임상적 수요를 과학적으로 충족시킬 수 있는 사례가 될 것”이라고 덧붙였다.