생체 삽입형 의료기기, 초음파 구동 마찰전기 기반 체내 충전기술 개발
▲ 피부를 통해 인가된 초음파에 의한 마찰전기 발전소자 모식도(실제 소자 사진) 및 초음파에 의한 이론적 진동 발생 수준 계산 과학기술정보통신부 는 김상우 교수(성균관대) 연구팀이 배터리 교체를 위한 주기적 시술 없이 체내에서 생성된 마찰전기로 생체 삽입형 의료기기를 상시 충전하는 새로운 방식의 에너지 수확(energy harvesting) 기술을 개발했다고 밝혔다. 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업(도약) 등의 지원으로 수행된 본 연구의 성과는 저명한 국제학술지 '사이언스(Science)' 8월 2일자에 게재되었다. ※ 논문명 : Transcutaneous ultrasound energy harvesting using capacitive triboelectric technology ※ 저 자 : 김상우 교수(교신저자, 성균관대), 윤홍준 박사(제1저자, 성균관대), Ronan Hinchet 박사(제1저자, 성균관대), 유한준 박사(참여저자, 성균관대), 김무강 연구원(참여저자, 서울의대 심혈관센터), 최의근 교수(참여저자, 서울의대 순환기내과), 김동순 박사(참여저자, 한국전자부품연구원) 심장박동기, 인슐린펌프 등 체내 삽입형 의료기기의 전원공급을 위해 상당한 출력의 외부전력을 무선으로 체내로 전송하기 위해서는 생체 영향력 부분을 고려해야 했다. 이에 심장박동이나 혈류, 근육운동 등 생체 내 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하려는 에너지 수확 연구가 지속되었으나 체내에서 발생하는 기계적 에너지가 작아 충분한 발전효과를 내기 어려웠다. 연구진은 실제 검진 및 치료 등에 사용되는 인체에 무해한 초음파에서 힌트를 찾아냈다. 외부의 초음파가 체내에 삽입된 특정 소재의 변형을 가져오고 변형에 따른 진동으로 유도되는 마찰전기를 이용해 높은 수준의 전기에너지를 발생시킬 수 있음을 입증했다. 쥐 또는 돼지의 심장박동을 전기에너지로 변환하고자 마찰전기를 이용한 경우가 있었지만 발생 전력량이 미미하여 실제 전력원으로 사용하