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국내 기술로 만들어진 인체 삽입용 태양전지




"우리는 토니 스타크가 아닙니다."


영화 <아이언맨1>에서 공학도들의 심금을 울린 명대사입니다. 주인공 토니 스타크는 납치당한 동굴 안에서 고철을 활용해 초소형 발전기 '아크 리액터'를 만들어냈지만, 다른 과학자들은 첨단 장비를 갖춘 실험실 안에서도 끝내 아크 리액터제작에 실패한 후 저 대사를 내뱉었죠.


막대한 전력을 생산하면서도 손바닥 정도 크기에 불과한 아크 리액터. 이 놀라운 발명품은 토니 스타크가 자신의 생존을 위해 만든 것입니다. 테러리스트들에게 납치당할 당시 그의 심장 근처에는 금속 파편이 박혔는데요. 이를 방치하면 파편이 심장에 도달해 사망할 게 뻔했습니다. 그래서 그는 금속 파편이 움직이지 않도록 전자석을 박고, 이를 반영구적으로 구동시키는 초소형 발전기를 개발한 것이죠. 이후 아크 리액터를 둘러싸고 많은 일이 있었지만, 어쨌든 아크 리액터가 없었다면 아이언맨도, 토니 스타크도 존재하지 못했을 겁니다.

 




이제 현실로 돌아와 볼까요? 현재 우리는 영화에서처럼 의료기기를 인체에 삽입할 수 있고, 이를 작동시키는 배터리도 함께 담을 수 있습니다. 하지만 작은 배터리 안에 고용량의 전기를 담는 건 풀리지 않는 숙제가 되었기에, 단지 배터리를 교체해야 한다는 이유만으로 환자에게 큰 부담을 안기는 재수술을 수 년마다 해야 했죠. "그냥 더 좋은 배터리를 만들면 되잖아?"라는 지적이 잇따르며 많은 이들이 초소형 배터리 효율화에 도전했지만... "우리도 토니 스타크가 아닙니다." 이상의 결론을 얻지 못한 상황이었죠. 


모두가 실의에 잠겨있을 무렵, 광주과학기술원(GIST) 이종호 교수팀은 원점으로 돌아가 새로운 발상을 떠올립니다. 


'배터리 용량을 늘릴 수 없다면 자가발전하는 배터리를 만들면 되지 않을까?'


피부를 손전등으로 비췄을 때 빛의 일부가 피부를 통과하는 점에 착안, 피부 아래 태양전지를 심어 스스로 전력을 생산하도록 하는 게 이들의 목표였는데요. 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구), 우주핵심기술개발사업 지원으로 수행된 이 연구는 놀라운 결실을 맺게 됩니다.

 


(이미지 출처: GIST)


지난 5월, 연구팀은 인체삽입용 태양전지가 개발되었음을 공식 발표했습니다. 이 태양전지는 머리카락 두께의 1/15인 6~7㎛(마이크로미터) 두께로 얇게 떼어낸 후 필름에 붙이는 방식을 택했는데요. 덕분에 두껍고 깨지기 쉬웠던 기존 태양전지의 단점을 완전히 극복했다고 합니다. 

 


(이미지 출처: GIST)

 

 

연구팀은 살아있는 쥐를 활용한 실험 결과도 공개했습니다. 쥐의 피부 안에 인체삽입용 태양전지를 삽입하고 태양빛을 쬐어보니, 불과 2시간만 충전했을 뿐인데도 현재 상용화된 심박조율기(pacemaker)를 24시간 내내 구동시킬 정도의 전력이 생산되었다고 합니다. 고작 0.07㎠ 면적에서 647(마이크로와트)의 전력이 만들어졌다니 대단한 기술력입니다.

 

 

참, 피부에 삽입하는 형태라 자외선 차단제를 바르면 효과가 떨어질 것 같다고 생각하신 건 아니겠죠? 연구진들은 "전혀 걱정할 필요 없습니다"라고 잘라 말합니다. 태양빛 중 자외선 영역은 태양전지 발전에 거의 영향을 미치지 않기 때문에 자외선 차단제를 바른다고 전력 효율이 떨어질 일도 없기 때문입니다.

 



국내 기술로 만들어진 신개념 태양전지는 향후 인체삽입 의료기기의 고질적 문제였던 전력 부족 문제를 획기적으로 개선할 전망인데요. 이를 계기로 헬스케어 인체삽입기기 개발이 더욱 활성화되어, 우리나라가 의료강국으로 거듭나는 초석이 되길 바랍니다. 



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  • BlogIcon 위재동 2016.06.21 14:16
    이종호 교수님 수고 하십니다
    아이디어 있으나 교수님 뵙고 싶습니다 010 4254 5152

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