초음파로 배터리 무선충전 `OK`…인체 삽입형 의료기기 적용

KIST, 생체 친화적 초음파 수신기 개발
초음파 활용..구부려도 안정적 성능 유지

한국과학기술연구원(KIST)은 초음파를 활용해 구부러져도 성능이 유지되는 생체 친화 초음파 수신기를 개발했다. 연구진이 개발한 수신기 소자의 유연성을 시연하고 있다. KIST 제공

KIST가 개발한 생체 친화적 초음파 수신기 개념도 및 내부 구성도.

초음파를 활용한 무선충전기술이 개발돼 몸에 이식하거나 피부에 부착하는 의료기기 등에 쓰일 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST)은 허성훈 선임연구원 연구팀이 송현철 고려대 교수팀과 공동으로 구부러져도 성능이 유지되는 '생체 친화적 초음파 수신기'를 개발했다고 20일 밝혔다.

수중 전자기기나 이식형 의료 전자기기 수요 증가에 따라 안정적이고 지속적인 전력 공급이 필수적이다. 하지만 스마트폰이나 무선 이어폰 등에 사용되는 기존 전자기 유도 기반 무선충전방식은 전송거리가 짧거나 생체 조직 내 전달 효율이 낮고 전자파 간섭 등의 문제가 있다.

최근에는 이런 한계를 극복하기 위해 초음파를 활용한 무선전력 전송기술 방식이 활발하게 연구되고 있다. 초음파는 인체 친화적이며, 조직 내 흡수가 적어 이식형 및 피부 부착형 기기에 안정적인 에너지 전송이 가능하다.

연구팀은 고출력 마찰전기 소재와 초음파를 전기로 바꿀 수 있는 압전소재를 활용해 초음파 수신기 성능을 높이면서 인체 곡면에 밀착할 수 있을 정도로 굽혀져도 안정적으로 전력을 수신하는 초음파 수신기를 개발했다. 개발된 수신기는 수중 3㎝ 거리에서 20㎽ 전력을, 피부로부터 3㎝ 깊이에서는 7㎽ 전력을 전송했는데, 이는 저전력 웨어러블 기기나 이식형 의료기기 구동에 충분한 전력량이라고 연구팀은 설명했다.

또한 이식형 심박 조율기, 신경 자극기, 웨어러블 센서 등 저전력 의료기기에 안전하고 지속적인 전력을 공급하는 데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

허성훈 KIST 박사는 "초음파를 활용한 무선 전력 전송 기술이 실질적으로 저전력 이식형 의료기기 등에 적용할 수 있음을 입증한 연구"라며 "의료기기뿐 아니라 향후 수중 드론이나 해양 센서 등에도 적용할 수 있어 다양한 산업에서 활용도가 높아 소형화 및 상용화를 위한 추가 연구를 진행할 계획"이라고 말했다.

이 연구결과는 소재 분야 국제 학술지 '어드밴스드 머터리얼스(지난달 26일)' 표지논문으로 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr