▲ 무선 충전되는 스마트 콘택트렌즈. 무선 충전용 회로(안테나-정류회로)-슈퍼커패시터-LED 디스플레이가 집적화된 스마트 콘택트렌즈 모식도 및 실제 사진.

눈에 착용해 증강현실(AR)을 구현하는 스마트 콘택트렌즈에 전력을 무선으로 공급할 수 있는 무선충전 전원 제작기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 박장웅 연세대 교수 및 이상영 UNIST 교수, 배병수 KAIST 교수 공동 연구팀이 무선충전용 전자 회로와 급속 충·방전이 가능한 전원(슈퍼커패시터)을 소프트콘택트 렌즈 내에 제작했다고 지난 8일 밝혔다.

웨어러블 기기는 지속적인 사용을 위해 전력공급을 확보하는 것이 중요하지만 기존에는 주로 유선충전 또는 무선전원을 전달하기 때문에 시간적·공간적 제약이 불가피했다.

이에 연구팀은 실제 널리 쓰이는 소프트 콘택트렌즈 물질을 기판으로 렌즈 크기에 맞게 무선충전에 필요한 전자소자(슈퍼커패시터, LED 등)를 초정밀 인쇄공정을 통해 그려 넣었다.

특히 착용감을 위해 전자소자를 집적시키면서도 렌즈의 구부러짐에 의해 소자가 부서지는 것을 막을 수 있는 구조를 고안해 유연하면서 투명한 구조로 설계했다. 무선충전 회로는 콘택트렌즈 상에 제작될 정도로 초소형이지만 LED 디스플레이를 구동시켜 빛을 밝히기에 충분했다. 또 충전용 단자부(port)가 노출되지 않도록 하여 착용시 감전의 위험을 없앴다는 설명이다.

실제로 사람이 착용한 상태에서 무선충전이 되고 스마트 콘택트렌즈 내 LED 디스플레이를 작동할 수 있도록 전력이 공급되고 렌즈 모양이 달라지거나 눈물이 닿거나 보관액에 담겨있을 때도 기능이 유지되는 것이 확인됐다.

연구진은 신축성 있는 실제 소프트 콘택트렌즈 소재에 무선충전 전원을 초소형으로 구현할 수 있는 인쇄 기술을 개발한 것으로, 렌즈에 최적화된 슈퍼커패시터를 무선 충전시킬 수 있어 다양한 방식의 웨어러블 기기 분야 및 증강현실 구현을 위한 플랫폼 기술로 적합할 것으로 기대된다고 밝혔다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터 사업(웨어러블플랫폼소재기술센터), 중견연구자지원사업, 바이오·의료 기술개발사업, 나노소재기술개발사업 둥의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈(Science Advances)’에 12월8일 게재됐다.