초음파 기반 기술로 생체 삽입형 배터리 무선 충전한다

KIST-고려대 연구팀, 생체 친화적 초음파 수신기 개발

KIST 허성훈 박사 연구팀이 무선 전력 전송을 통해 KIST 로고가 새겨진 LED를 밝히고 있는 모습. KIST 제공

[파이낸셜뉴스] 초음파 기반 기술로 생체 삽입형 배터리 무선 충전이 가능한 생체 친화적 초음파 수신기가 개발됐다. 이식형 의료 전자기기나 수중 환경 전자기기에 안정적이고 지속적인 전력 공급이 가능해질 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST) 전자융합소재연구센터 허성훈 박사 연구팀과 고려대학교 송현철 교수 연구팀은 구부러져도 성능이 유지되는 생체 친화적 초음파 수신기를 개발했다고 20일 밝혔다. 개발 수신기는 기존 무선 전력 전송 방식이 가진 여러 한계를 극복하는 동시에 생체 적합성을 높여, 차세대 웨어러블 및 이식형 전자기기에 적용할 수 있을 것으로 보인다. 또 연구진은 초음파를 수신해 배터리 무선 충전을 실증함으로써 기술의 실용화를 위한 중요한 발판을 마련했다.

특히, 연구진은 고효율 압전 소재와 독자적인 구조 설계를 통해 기존 초음파 수신기 대비 전력 변환 효율을 획기적으로 향상시켰다. 신축성과 생체 적합성을 갖춘 초음파 수신기를 설계해 인체 곡면에 밀착하면서도 안정적인 전력 변환을 성공시킨 결과, 수중 3cm 거리에서 20mW의 전력을, 피부로부터 3cm 깊이에서는 7mW 수준의 전력을 전송할 수 있었다. 이는 저전력 웨어러블 기기나 이식형 의료기기의 지속적인 구동에 충분한 전력량으로 평가된다.

이번 연구 성과는 초음파 기반 무선 충전 기술이 수중 전자기기 및 이식형 의료 전자기기의 실용화를 앞당기는 데 기여할 것이라는 기대다. 이식형 심박 조율기나 신경 자극기, 웨어러블 센서와 같은 저전력 의료기기에 안전하고 지속적인 전력을 공급할 수 있는 새로운 패러다임을 제시할 수 있다는 설명이다. 또 의료기기뿐만 아니라 수중 드론이나 장기적인 전력 공급이 필요한 해양 센서에도 적용될 가능성이 있어, 다양한 산업 분야에서도 활용도가 높을 것으로 전망된다.

KIST 허성훈 박사는 "이번 연구를 통해 초음파를 활용한 무선 전력 전송 기술이 실질적으로 적용될 수 있음을 입증했다"며 "향후 소형화 및 상용화를 위한 추가 연구를 진행해 기술의 실용화를 앞당길 계획"이라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원을 받아 KIST 기관고유사업 및 한국연구재단 나노·소재기술개발사업으로 수행됐으며, 소재 분야 국제 학술지인 'Advanced Materials' 최신호에 게재돼 표지에도 선정됐다.

jiany@fnnews.com 연지안 기자

Copyrightⓒ 파이낸셜뉴스. 무단전재 및 재배포 금지.