[한국에너지신문] 심장 박동기나 인슐린 펌프 등 체내 삽입형 의료기기 전원 공급을 위해 별도 충전을 하거나 배터리를 교체할 필요가 없는 체내 충전기술이 국내에서 개발됐다.
과학기술정보통신부(장관 유영민)는 김상우 성균관대 교수 연구팀이 배터리 교체를 위한 주기적 시술 없이 체내에서 생성된 마찰전기로 생체 삽입형 의료기기를 상시 충전하는 새로운 방식의 에너지 수확 기술을 개발했다고 밝혔다.
연구진은 실제 검진 및 치료 등에 사용되는 인체에 무해한 초음파에서 힌트를 찾아냈다. 외부의 초음파가 체내에 삽입된 특정 소재의 변형을 가져오고 변형에 따른 진동으로 유도되는 마찰전기를 이용해 높은 수준의 전기에너지를 발생시킬 수 있음을 입증했다.
이번 연구에서는 생체를 투과할 수 있는 초음파를 외부 기계적 에너지원으로 이용해 출력 전류를 1000배 이상 끌어 올렸다. 연구진은 쥐와 돼지 피부에 마찰전기 발생소자를 삽입하고 외부에서 초음파로 마찰전기를 유도함으로써 실제 생체 환경에서 에너지 수확을 통한 발전(發電)이 가능함을 입증했다.
돼지 지방층 1㎝ 깊이에 삽입된 발전소자로부터 심장박동기나 신경자극기를 구동할 수 있는 수준의 출력(0.91V의 전압, 52.5㎂)을 얻어냈다. 개발된 마찰전기 발전소자로 최적의 조건에서 박막형 리튬이온 배터리(0.7mAh, IoT용 무선 온도 센서 상시 구동이 가능한 용량)와 상업용 축전기(4.7mF)를 완전 충전했다.
이번 연구 성과는 과학기술정보통신부 중견연구자 지원 사업(도약)으로 수행됐으며, 국제학술지 사이언스(Science) 이달 2일 자에 게재됐다.
