‘알함브라 궁전의 추억’ 콘택트렌즈 현실이 되다

초정밀 인쇄로 콘택트렌즈에 무선충전회로 그려

무선 충전 되는 스마트 콘택트렌즈<br><br>(위) 무선 충전용 회로(안테나-정류회로)-슈퍼커패시터-LED 디스플레이가 집적화된 스마트 콘택트렌즈 모식도 및 실제 사진<br><br>(아래) 제작된 스마트 콘택트렌즈를 사람이 착용한 상태에서의 구동 사진/사진=한국연구재단

TV드라마 ‘알함브라 궁전의 추억’에서처럼 눈에 착용해 증강현실(AR)을 구현하는 스마트 콘택트 렌즈를 개발하려면 우선 전력 공급 기술을 확보해야 한다.

국내연구진이 초정밀 인쇄로 무선 충전 회로를 그려넣는 방식을 제안, 이 같은 스마트콘택트렌즈를 만들 수 있는 길을 열었다.

박장웅 연세대 교수 및 이상영 울산과학기술원(UNIST) 교수, 배병수 카이스트(KAIST) 교수로 이뤄진 공동연구팀이 무선충전용 전자 회로와 급속 충·방전이 가능한 전원(슈퍼커패시터)을 소프트콘택트 렌즈 내에 제작했다고 8일 밝혔다.

눈에 착용하는 소프트 콘택트렌즈에 전자장치를 결합한 플랫폼인 스마트 콘택트렌즈는 눈물 속 바이오마커를 모니터링하거나 AR를 구현하는 등 다양하게 활용할 수 있다.

웨어러블(착용형) 기기인 만큼 지속적인 사용을 위해 전력공급을 확보하는 것이 중요하지만, 주로 유선충전 또는 무선전원을 전달하는 방식으로 접근, 시간·공간적 제약이 불가피했다.

이에 연구팀은 실제 널리 쓰이는 소프트 콘택트렌즈 물질을 기판으로 렌즈 크기에 맞게 무선충전에 필요한 슈퍼커패시터, LED 등 전자소자들을 초정밀 인쇄공정을 통해 그려 넣었다. 연구진은 “시야를 가리지 않으면서, 착용자의 활동을 방해하지 않는 무선전원의 가능성을 보여준 것”이라고 설명했다.

특히 착용감을 위해 유연하면서 투명한 구조로 설계했다. 정류회로, LED, 슈퍼커패시터 등을 집적시키면서도 렌즈의 구부러짐에 의해 소자가 부서지는 것을 막을 수 있는 구조를 고안한 데 따른 것이다.


연구진에 따르면 무선충전 회로는 콘택트렌즈 상에 제작될 정도로 초소형이지만 LED 디스플레이를 구동시켜 빛을 밝히기에 충분하다. 또 충전용 단자부가 노출되지 않도록 해 착용시 감전 위험을 없앴다. 실제 사람이 착용한 상태에서 무선충전이 된다. 렌즈 작동과정에서 열이 발생하지 않고, 렌즈 모양이 달라지거나 눈물이 닿거나 보관액에 담겨있을 때도 기능이 유지된다.

이번 연구성과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’에 12월 8일 게재됐다.