박장웅 연세대학교 교수와 이상영 UNIST 교수, 배병수 KAIST 교수의 공동 연구팀이 무선충전용 전자 회로를 넣은 소프트 콘택트렌즈 제작기술을 개발, 국제학술지 '사이언스 어드밴시즈'에 8일 게재했다.
콘택트 렌즈를 스마트렌즈, 즉 웨어러블 기기로 활용하려면 지속적인 사용을 위해 전력공급을 확보하는 것이 중요하다. 이상영 교수는 지난 5일 이번 연구에 대해 "스마트 콘택트렌즈를 전자제품화 할 수 있는 전원을 집어넣었다는 것이 가장 큰 특징"이라고 말했다. 연구팀은 이번에 배터리와 LED를 렌즈에 집어 넣었지만 향후 추가 연구를 통해 다양한 기능들을 집적한다면 AR·VR을 구현할 수 있다고 설명했다.
연구팀은 실제 널리 쓰이는 소프트 콘택트렌즈 물질을 기판으로 렌즈 크기에 맞게 무선충전에 필요한 전자소자들을 초정밀 인쇄공정을 통해 그려 넣었다. 시야를 가리지 않으면서, 착용자의 활동을 방해하지 않는 무선전원의 가능성을 보여준 것이다.
특히 착용감을 위해 유연하면서 투명한 구조로 설계했다. 정류회로, LED, 배터리 등을 집적시키면서도 렌즈의 구부러짐에 의해 소자가 부서지는 것을 막을 수 있는 구조를 고안했다.
나아가 실제 사람이 착용한 상태에서 무선충전이 되고 스마트 콘택트렌즈 내 LED 디스플레이를 작동할 수 있도록 전력을 공급하는 것을 확인했다.
또한 렌즈 작동과정에서 열이 발생하지 않았으며, 렌즈 모양이 달라지거나 눈물이 닿거나 보관액에 담겨있을 때도 기능이 유지됐다.
한편, 박장웅 교수는 10년 넘게 스마트렌즈를 연구개발해 2011년부터 연구 성과를 지속적으로 발표해 오고 있다. 그래핀과 은나노 복합체를 이용해 투명전극을 만들었고, 2017년에는 눈물 속 혈당과 안압을 측정하는 센서를 부착하는 기술을 개발했다. 이어서 지난해에는 은나노와이어를 이용해 99% 투명한 금속전극을 개발해 발표했다.
이번 연구성과는 그동안의 성과에서 한발더 나아가 소프트콘택트 렌즈에 무선으로 급속 충·방전이 가능한 전원을 내장한 것이다.
과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터 사업(웨어러블플랫폼소재기술센터), 중견연구자지원사업, 바이오·의료 기술개발사업, 나노소재기술개발사업 등의 지원으로 수행됐다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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