박윤석 교수팀, 정렬 민감도·발열 문제 극복한 MA-TENG 기술 개발
심박조율기·바이오센서 등에 장기적 전력 공급 가능성 열어
경희대학교(총장 김진상)는 박윤석 신소재공학과 교수 연구팀이 생체 이식형 전자기기에서 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 차세대 무선 전력 기술 개발에 성공했다고 25일 밝혔다.
웨어러블 디바이스와 이식형 의료기기 등 차세대 헬스케어 기술이 빠르게 발전하면서, 안정적이고 지속 가능한 전력 공급 기술의 수요도 증가하고 있다. 특히 생체 이식형 기기의 경우, 배터리 교체가 어려워 외부에서 무선으로 전력을 안정적으로 공급할 수 있는 기술이 필수적이다.
박 교수 연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 자기장 기반 진동 에너지를 활용한 무선 마찰전기 소자(MA-TENG)를 개발했다. 이 소자는 외부 자기장만으로 작동하며, 공기·물·금속·지방 등 다양한 환경에서 안정적으로 전력을 공급할 수 있다. 송수신 장치가 정확히 정렬되지 않아도 80% 이상의 전력 전달 효율을 유지해 기존 기술의 한계를 극복했다.
기존 무선 전력 기술은 정렬 민감도와 발열 문제로 인해 생체 이식형 기기의 실용화에 어려움이 있었다. 하지만 연구팀의 MA-TENG는 발열 없이 안정적으로 작동하며, 돼지 지방조직에 이식한 실험에서도 전력 출력 안정성과 생체 적합성이 입증됐다. 열화상 카메라로 촬영한 결과, 소자 표면에 발열 현상은 나타나지 않았다.
이 기술은 향후 심박조율기, 바이오센서, 약물전달 시스템 등 다양한 이식형 의료기기의 장기적인 무선 전력 공급원으로 활용될 가능성이 높다.
이번 연구는 박윤석 교수와 김준엽·유정민 연구원, 가천대 윤홍준 교수팀이 공동으로 수행했으며, 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 신진연구사업 지원을 받아 진행됐다.
박윤석 교수는 “이번 연구는 생체 이식형 의료기기의 무선화 가능성을 실질적으로 높인 성과”라며 “이식형 바이오 전자기기의 상용화를 앞당길 수 있는 전환점이 될 것”이라고 말했다.
이 기술은 세계적인 학술지 '사이언스 어드밴스(Science Advances)' 최신 호에 게재됐다.
수원=김동성 기자 estar@etnews.com
