국내 연구진이 별도의 시술 없이 체내에 삽입된 의료기기를 상시로 충전할 수 있는 기술을 개발했다. 국제학술지 중 가장 권위 있다는 사이언스 8월 2일자에 게재됐을 정도의 성과다.

1일 과학기술정보통신부에 따르면 김상우 성균관대 교수 연구팀이 체내에서 생성된 마찰전기로 생체 삽입형 의료기기를 상시 충전하는 에너지 수확 기술을 개발했다.

의료기술의 발달로 인공심장박동기, 신경자극기, 인슐린펌프 등 다양한 의료기기가 개발돼 이미 상용화됐다. 그러나 해당 의료기기는 전력소모는 매우 크고 배터리가 빨리 닳아 배터리 교체를 위한 주기적 시술이 필요하다. 시술이라곤 하지만 환자의 고통이 수반되기에 무선으로 체내 삽입형 의료기기에 전원을 공급하는 방법이 있지만 엄청난 비용과 노력이 필요하다.

이에 심장박동이나 혈류, 근육운동 등 체내에서 발생하는 다양한 형태의 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기술에 대한 연구가 한창이다. 그러나 체내에서 발생하는 기계적 에너지가 크지 않아 충분한 발전효과를 기대하기 어렵다.

연구진은 실제 검진과 치료 등에 사용되는 인체에 무해한 초음파에서 힌트를 찾아내 에너지 수확 연구를 해냈다. 외부의 초음파가 체내에 삽입된 특정 소재의 변형을 가져오고 변형에 따른 진동으로 유도되는 마찰전기를 이용해 높은 수준의 전기에너지를 발생시킬 수 있음을 입증했다. 생체를 투과할 수 있는 초음파를 외부 기계적 에너지원으로 이용하면 출력 전류를 기존보다 1000배 이상 끌어 올린다는 점도 확인했다.

나아가 개발된 마찰전기 발전소자로 최적의 조건에서 박막형 리튬이온 배터리와 상업용 축전기를 완충하는 것도 성공했다.

김 교수는 “피부층을 통과한 초음파에 의한 마찰전기를 이용한 새로운 방식의 체내 에너지 수확 개념을 제시한 것”이라며, “인체 삽입형 의료 시스템 산업에 새로운 이정표를 제시할 것으로 기대된다”고 의의를 밝혔다.

김미진 기자 kmj0044@ggilbo.com