[일요서울 | 양호연 기자]김상우 교수(성균관대)연구팀이 배터리 교체를 위한 주기적 시술 없이 체내에서 생성된 마찰전기로 생체 삽입형 의료기기를 상시 충전하는 새로운 방식의 에너지 수확(energy harvesting) 기술을 개발한 것으로 알려졌다.

과학기술정보통신부(장관 유영민, 이하 과기정통부)는 과학기술정보통신부중견연구자지원사업(도약) 등의 지원으로 수행된 본 연구의 성과가 국제학술지 '사이언스(Science)'에 8월 2일자로 게재됐다고 밝혔다.

그동안 심장박동기, 인슐린펌프 등 체내 삽입형 의료기기에 전원공급을 위해 서는 생체 영향력 부분을 고려해야 했다. 이에 심장박동이나 혈류, 근육운동 등 생체 내 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하려는 에너지 수확 연구가 지속되었으나체내에서 발생하는 기계적 에너지가 작아 충분한 발전효과를 내기 어려웠다.

과기정통부에 따르면 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 입증한 것이다.

특히, 이번 연구에서는 생체를 투과할 수 있는 초음파를 외부 기계적 에너지원으로 이용해 출력 전류를 천 배 이상 끌어 올렸다. 또한, 개발한 마찰전기 발전소자로 최적의 조건에서 박막형 리튬이온 배터리(0.7 mAh, IoT용 무선 온도센서 상시구동이 가능한 용량)와 상업용 축전기(4.7 mF)를 완충하는데도 성공했다.

김상우 교수는 “피부층을 통과한 초음파에 의한 마찰전기를 이용한 새로운 방식의 체내 에너지 수확(energy harvesting) 개념을 제시한 것”이라며, “인체 삽입형 의료 시스템 산업에 새로운 이정표를 제시할 것으로 기대된다”고 전했다.