입력 2020.07.07 08:05
지스트, 적색광 LED·삽입형 태양전지 활용해 웨어러블 의료기기 전원 개발
몸속에 빛을 쬐어 전기를 만드는 피부 부착형 패치가 개발됐다.
이종호 지스트(GIST⋅광주과학기술원) 기계공학부 교수 연구팀은 피부에 붙이면 몸속의 태양전지를 통해 전기를 생산해 웨어러블 의료기기 등을 작동시킬 수 있는 ‘마이크로 LED 패치’를 개발했다고 7일 밝혔다.
학계에서는 웨어러블 의료기기의 무거운 배터리 문제를 해결하기 위해 몸에 흐르는 전기로 기기를 작동시키는 방식을 연구하고 있지만 몸의 전기가 부족해 구현에 한계가 있는 상황이다. 햇빛을 흡수해 전기를 만들 수 있는 태양전지를 접목시키는 연구도 진행되고 있지만 실내, 야간, 옷 속에서는 빛이 부족해 충분한 전기를 생산할 수 없다.
연구팀은 피부 아래에 삽입하는 태양전지와 적색광을 내는 LED를 탑재한 얇은 패치로 전기를 자체 생산하는 방식을 고안했다. 적색광은 투과력이 높아 피부 깊은 층의 태양전지까지 도달할 수 있다. 빛의 자극을 받은 태양전지는 전기를 발생시키고 이 전기가 웨어러블 기기에 공급되는 원리다.
쥐의 피부에 패치를 붙이고 태양전지를 삽입해 실험한 결과 0.11㎠ 면적만으로도 상용 심박조율기를 구동할 수 있는 전력(8.2μW)을 생산했다. 심박조율기는 부정맥 치료를 위해 심장에 주기적인 전기 자극을 주는 의료기기다.
패치는 피부 부착 시 저온화상을 방지하기 위해 온도를 섭씨 영상 41.2도 이하로 유지한다. 땀구멍을 설계해 패치를 붙인 부위에 땀이 차는 문제도 해결했다. 내구성도 높여 6㎜ 지름 원 모양으로 둥글게 마는 실험을 반복해도 부서지지 않았다.
이 교수는 "빛을 매개로 간단하면서도 언제든 전력을 공급할 수 있다"며 "인체의 기능을 보조하는 다양한 기술 개발에 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.
이번 연구성과는 미국 국립과학원회보(PNAS)에 전날 게재됐다.
July 07, 2020 at 06:05AM
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피부에 붙이면 몸에 넣은 태양전지 통해 전기 생산하는 패치 개발 - 조선비즈
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