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초정밀 회로 인쇄기술로 스마트콘택트렌즈 시대 앞당긴다

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초정밀 회로 인쇄기술로 스마트콘택트렌즈 시대 앞당긴다

2019.12.08 15:48
연세대 제공
연세대 제공

눈에 착용하면 렌즈를 통해 실제 사물과 가상 이미지를 겹쳐서 볼 수 있는 증강현실(AR) 콘택트렌즈에 전력을 공급하는 무선 충전회로 인쇄 기술이 국내에서 개발됐다. 눈에 착용하는 스마트 콘택트렌즈뿐 아니라 다른 웨어러블 기기의 약점인 전원 공급 문제를 해결할 획기적인 아이디어라는 점에서 주목된다. 


박장웅 연세대 교수와 이상영 울산과학기술원(UNIST) 교수, 배병수 KAIST 교수 연구진은 소프트 콘택트렌즈에 전기를 공급하고 무선으로 급속 충전이 가능한 전자 회로와 전원을 집어넣는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.

 

시력을 교정하거나 보호하기 위해 착용하는 소프트렌즈에 전자장치를 결합한 스마트 콘택트렌즈는 눈물 성분을 분석해 건강을 확인하거나 AR를 구현해 정보를 제공할 수 있다는 점에서 주목을 받고 있다. 하지만 신체에 밀착할 수 있는 웨어러블 기기지만 지속해서 전기를 공급하는 방식을 찾지 못해왔다. 유선이나 무선 방식으로 전기를 공급하려면 부피도 커지고 눈이라는 공간적인 제약도 있다.

 

연구팀은 일반인이 쓰는 소프트 콘택트렌즈에 들어가는 물질을 기판으로 해서 렌즈 크기에 맞게 슈퍼커패시터(축전기)와 발광다이오드(LED) 등 전자소자를 이용해 초정밀 인쇄공정으로 회로를 그려 넣었다. 잘 구부러지고 유연한 소프트렌즈의 특성을 이용해 전자소자가 부서지는 것을 막을 수 있는 구조를 고안한 것이다. 시야를 가리지 않으면서 사용자가 불편하지 않게 무선으로 전기를 공급할 수 있음을 확인했다. 충전용 포트(단자)가 노출되지 않아 착용 과정에서 감전 위협도 없앴다.

 

연구팀은 실제로 사람이 착용한 상태에서 콘택트렌즈에 그려 넣은 초소형 회로를 이용해 무선으로 LED 빛을 밝히는 데 성공했다. 또 작동과정에서 렌즈에 열이 발생하지 않고 렌즈 모양이 달라지거나 눈물이 닿거나 보관액에 담겨있을 때도 기능이 유지된 것을 확인했다.

 

이번 연구는 과학기술정보통신부가 운영하는  선도연구센터 사업(웨어러블플랫폼소재기술센터), 중견연구자지원사업, 바이오·의료 기술개발사업, 나노소재기술개발사업 지원으로 수행됐다.  연구성과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’에 8일 소개됐다. 

 

연구팀 관계자가 스마트 콘택트렌즈를 착용한 상태에서 무선 충전(왼쪽)을 하고 LED 불을 켜는 실험을 하고 있다. 연세대 제공
연구팀 관계자가 스마트 콘택트렌즈를 착용한 상태에서 무선 충전(왼쪽)을 하고 LED 불을 켜는 실험을 하고 있다. 연세대 제공

 

 

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