수중환경 전자기기 또는 이식형 의료 전자기기에 대한 수요가 늘어나면서 초음파를 이용한 무선 전력 전송 기술이 주목받고 있다. 국내 연구진이 기존 무선 전력 전송 방식이 가진 한계를 극복할 생체 친화적 초음파 수신기를 개발했다.
허성훈 한국과학기술연구원(KIST) 전자융합소재연구센터 선임연구원과 송현철 고려대 교수 연구진은 구부러져도 성능이 유지되는 초음파 수신기를 개발했다고 20일 밝혔다. 연구 결과는 소재 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 지난 3월 게재됐으며, 표지로도 선정됐다.
스마트폰이나 무선 이어폰 등에 쓰이는 무선 충전 방식에는 자기장을 통해 전력을 전달하는 전자기 유도나 무선 주파수 기반 충전이 있다. 하지만 전송 거리가 짧거나 생체 조직 내 에너지 전달 효율이 낮고, 전자파 간섭 등의 문제가 있었다. 반면 초음파를 활용한 방식은 인체 친화적이며 초음파의 조직 흡수가 적어 이식형 또는 피부 부착형 기기에서 더욱 안정적인 에너지 전송이 가능하다.
연구진은 신축성과 생체 적합성을 갖추면서도 안정적으로 전력을 변환할 수 있는 초음파 수신기를 독자 설계했다. 개발한 수신기를 활용한 결과, 수중 3㎝ 거리에서 20㎽(밀리와트)의 전력을, 피부로부터 3㎝ 깊이에서는 7㎽ 수준의 전력을 전송할 수 있었다. 저전력 웨어러블 기기나 이식형 의료기기를 지속적으로 구동하기에 충분한 전력량이다.
허성훈 선임연구원은 “이번 연구를 통해 초음파를 활용한 무선 전력 전송 기술이 실질적으로 적용될 수 있음을 입증했다”며 “향후 소형화와 상용화를 위한 추가 연구를 진행해 기술의 실용화를 앞당길 계획”이라고 밝혔다.
참고 자료
Advanced Materials(2025), DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202419264
