웨어러블(wearable·착용형)이나 이식형 의료기기가 발전하면서 안정적이고 지속 가능한 전력 공급 기술에 대한 수요가 늘고 있다. 국내 연구진이 무선으로 전력을 전송하는 기술을 개발해 의료기기에서 배터리를 없앨 수 있을 것으로 기대된다.
박윤석 경희대 신소재공학과 교수 연구진은 어떠한 환경에서도 생체에 삽입된 바이오 전자기기에 효율적으로 에너지를 전달하는 차세대 전력 공급 기술 개발에 성공했다고 25일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 지난 23일 게재됐다.
생체 이식형 전자기기의 경우 배터리 교체가 어려워 외부에서 전력을 안정적으로 전달해야 한다. 따라서 고효율 무선 에너지 전달 기술이 필요하다. 하지만 현재 개발된 무선 전력 고급 기술은 발열 문제와 정렬 민감도에 따른 전력 전달 효율 감소 등의 한계가 있어, 이식형 전자기기 상용화에 어려움을 겪고 있다.
연구진은 자기장 기반의 진동 에너지를 이용해 마찰전기를 발생시키는 무선 마찰전기 소자(MA-TENG)를 개발해 한계를 극복했다. 개발한 소자는 외부 자기장만으로 작동하며, 공기와 물, 금속, 지방 등 다양한 환경에서 안정적인 출력을 유지했다. 비정렬 조건에서도 80% 이상의 성능을 기록했다.
돼지의 지방조직에 소자를 이식한 결과 안정적인 작동을 보였으며, 열화상 카메라로 촬영한 결과 표면에 발열이 감지되지 않았다.
개발한 소자는 향후 심박조율기와 바이오센서, 약물전달 시스템 등 다양한 이식형 기기에서 장기 전력 공급 장치로 활용될 전망이다.
박윤석 교수는 “이번 연구는 생체 이식형 의료기기의 무선화 가능성을 크게 높인 사례”라며 “이식형 바이오 소자 실용화의 중요한 전환점이 될 것”이라고 밝혔다.
참고 자료
Science Advances(2025), DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.adu5919
