KIST, 구부러지는 생체 삽입형 초음파 수신기 개발

허성훈 KIST 전자융합소재연구센터 선임연구원팀이 개발한 에너지 수신 소자의 유연성을 시연하고 있다.

국내 연구진이 구부러져도 성능이 유지되는 생체 삽입형 초음파 무선 전력 수신기를 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 허성훈 전자융합소재연구센터 선임연구원팀과 송현철 고려대학교 교수팀이 몸속 곡면에 밀착하면서도 안정적으로 전력을 수신하는 유연한 초음파 수신기를 개발했다고 20일 밝혔다.

연구진은 이 기기가 수중 3㎝ 거리에서 20밀리와트(㎽), 피부 3㎝ 깊이에서 7㎽의 전력을 전달받아 이식형 의료기기나 저전력 웨어러블 기기에 충분한 에너지를 공급할 수 있다고 설명했다.

기존 무선 충전 방식은 전자기 유도나 공진 방식을 이용해 전송 거리가 짧고, 생체 조직 내 전달 효율이 낮다는 한계가 있었다.

연구팀은 인체 흡수율이 낮고 장거리 전송에 유리한 초음파를 대안으로 주목했다. 연구진은 마찰전기 효과를 내는 고출력 소재와 압전(피에조) 소재를 결합해 부드럽게 구부러지면서도 압전 효율을 유지하는 구조를 설계했다. 이 구조를 통해 초음파를 효과적으로 전기로 변환, 굴곡진 인체 부위에도 정확히 밀착시켜 무선 전력을 안정적으로 전송한다.

수신기의 적용 범위는 의료기기를 넘어 수중 드론, 해양 센서 등 장기 전력 공급이 필요한 수중·해양 장비로까지 확대될 전망이다.

허성훈 선임연구원은 “초음파 기반 무선 전력 전송 기술의 실용 가능성을 입증했다”며 “향후 소형화와 상용화를 위한 후속 연구를 통해 의료 현장과 해양 산업에 빠르게 적용하겠다”고 말했다.

이번 연구 결과는 지난달 26일 국제학술지 '어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)' 표지 논문으로 게재됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com

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