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[사이테크 플러스] 콘택트렌즈 안에서 작동하는 박막형 이차전지 개발

KIST 최지원 박사 "스마트렌즈 등 웨어러블 기기 전원으로 활용 가능"

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 콘택트렌즈 속에 내장할 수 있을 만큼 얇고 유연해 스마트렌즈의 전원으로 사용할 수 있는 박막형 리튬 이차전지를 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 전자재료연구단 최지원 박사팀은 12일 인간이 착용할 수 있는 웨어러블 전자기기 중 가장 밀접한 부위에 착용하는 장비인 스마트렌즈에 내장할 수 있는 박막형 리튬 이차전지를 개발했다고 밝혔다.

스마트렌즈용 박막형 이차전지
스마트렌즈용 박막형 이차전지(a) 스마트렌즈의 개략도 (b) 콘택트렌즈에 구현한 박막 이차전지의 사진 및 젖은 상태에서도 구동되는 LED [한국과학기술연구원 제공=연합뉴스]

최근 웨어러블 전자기기 가운데 스마트렌즈가 국내외에서 증강현실(AR), 디스플레이, 당뇨 수치 모니터링 기기 등 다양한 목적으로 연구되고 있다. 하지만 기존 스마트렌즈는 전기를 외부에서 공급해야 하는 점이 상용화에 큰 걸림돌이 됐다.

최 박사팀은 이 연구에서 충·방전이 가능한 리튬 이차전지를 아주 얇은 필름 형태로 제작하고, 실제로 이 박막형 이차전지를 곡면인 콘택트렌즈 위에 구현해 LED를 작동시키는 데 성공했다.

연구팀은 이 박막형 이차전지는 스마트렌즈에 장착할 수 있고 렌즈 자체에 전원이 있어 전원공급이 자유로우며 재충전해 쓸 수 있는 장점이 있다고 설명했다. 또 이 전지는 매우 유연해 휘어진 상태와 수분이 존재하는 환경에서도 작동한다.

연구팀은 폭발 위험 등 기존 리튬 이차전지의 단점을 해결하기 위해 액체 전해질을 사용하지 않는 등 전지의 모든 구성 요소를 유연하면서도 고체인 필름 형태로 만들어 안전성을 높였다.

또 일반적으로 고온에서 제작해야 하는 유연한 양극재를 저온에서 만들 수 있는 새 공정을 개발, 별도의 고가 장비 없이 산업화할 수 있는 토대를 마련했다.

이 박막형 이차전지는 콘택트렌즈 내장형으로 구현했을 때 최대 충전용량이 스마트렌즈에 내장된 포도당 센서를 11.7시간 작동할 수 있는 35㎼h로 측정됐다. 이 성능은 충·방전을 70회 반복한 뒤에도 안정적으로 유지되는 것으로 확인됐다.

최지원 박사는 "이 박막형 이차전지는 콘택트렌즈에 적용된 첫 전지로 향후 스마트렌즈의 핵심 부품으로, 또 유연한 특성으로 다른 웨어러블 전자기기의 전력원으로 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.

한국연구재단 바이오의료기술개발사업 등의 지원으로 수행된 이 연구 결과는 국제학술지 '나노 에너지'(Nano Energy) 최신호에 게재됐다.

KIST 최지원 박사(왼쪽.교신저자)·이현석 연구원(제1저자)
KIST 최지원 박사(왼쪽.교신저자)·이현석 연구원(제1저자)[한국과학기술연구원 제공=연합뉴스]

scitech@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2018/11/19 06:00 송고

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