콘택트렌즈에 무선충전 성공…웨어러블 기기로 활용 확대 기대↑

"초정밀 인쇄로 무선 충전회로 그려"

박장웅·이상영·배병수 연구팀 발표

[서울=뉴시스]스마트 콘택트렌즈에 무선 충전 기술 개발 성공 (사진=한국연구재단은 제공) 2019.12.08

[서울=뉴시스] 이진영 기자 = 스마트 콘택트렌즈에 전력을 무선으로 공급하는 기술이 개발됐다. 이렇게 무선충전 전원을 초소형으로 구현하는 실마리를 찾음에 따라 다양한 웨어러블 기기에 관련 기술이 활용될 것으로 기대된다.

한국연구재단은 박장웅(연세대)·이상영(UNIST)·배병수(카이스트) 교수 공동 연구팀이 무선충전용 전자 회로와 급속 충·방전이 가능한 전원을 소프트콘택트 렌즈 내에 제작하는 데 성공했다고 8일 밝혔다.

스마트 콘택트렌즈는 눈에 착용하는 소프트 콘택트렌즈에 전자장치를 결합한 플랫폼이다. 눈물 속의 바이오마커(몸 안 변화를 알아내는 지표)를 모니터링하거나 드라마 '알함브라 궁전의 추억'에서처럼 눈에 착용해 증강현실(AR)을 구현하는 등 다양하게 활용될 수 있어 주목받고 있다.

스마트 콘텐트렌즈는 웨어러블 기기인 만큼 지속적으로 전력을 공급받는 것이 중요하지만 기존에는 주로 유선 충전 또는 무선전원을 전달하는 방식으로 접근, 시간적·공간적 제약이 불가피했다.

이에 연구팀은 실제 널리 쓰이는 소프트 콘택트렌즈 물질을 기판(基板)으로 렌즈 크기에 맞게 무선충전에 필요한 전자소자들을 초정밀 인쇄공정을 통해 그려 넣었다. 시야를 가리지 않으면서 착용자의 활동을 방해하지 않는 무선전원의 가능성을 보여준 것이다.

특히 착용감을 위해 유연하면서 투명한 구조로 설계했다. 정류회로, 발광다이오드(LED), 슈퍼커패시터 등을 집적시키면서도 렌즈의 구부러짐에 의해 소자가 부서지는 것을 막을 수 있는 구조를 고안한 것이 뒷받침됐다.

무선충전 회로는 콘택트렌즈 상에 제작될 정도로 초소형이지만 LED 디스플레이를 구동시켜 빛을 밝히기에 충분했다. 또 충전용 단자부(port)가 노출되지 않도록 해 착용 시 감전의 위험을 없앴다는 설명이다.

나아가 실제 사람이 착용한 상태에서 무선충전이 되고 스마트 콘택트렌즈 내 LED 디스플레이를 작동할 수 있도록 전력을 공급하는 것을 확인했다.

또한 렌즈 작동 과정에서 열이 발생하지 않았으며, 렌즈 모양이 달라지거나 눈물이 닿거나 보관액에 담겨있을 때도 기능이 유지됐다.

박장웅 교수는 "신축성 있는 실제 소프트 콘택트렌즈 소재에 무선충전 전원을 초소형으로 구현할 수 있는 인쇄 기술을 개발했다"며 "다양한 웨어러블 기기의 무선전원 공급에 실마리가 될 것"이라고 말했다.

한편 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터 사업(웨어러블플랫폼소재기술센터), 중견연구자지원사업, 바이오·의료 기술개발사업, 나노소재기술개발사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈(Science Advances)’에 이날 게재됐다.


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