KAIST의 이건재(이번 논문 교신저자) 교수 연구팀과 연세대 세브란스 병원 심장과의 정보영 교수 연구팀이, 부정맥(arrhythmia) 등으로 고통을 받는 환자의 심장에 이식된 인공심장 박동기(artificial cardiac pacemaker)에 반영구적으로(operated semi-permanently) 전력을 공급, 어깨에 부착할 수 있는(Wearable), 플렉스(휘는)한 압전효과의 나노발전기(a flexible piezoelectric nanogenerator)를 개발했다.
또한 세계 최초로 데모하고, 2014년 4월 17일자의 어드밴스트 머트리얼(Advanced Materials) 지의 온라인 판에 논문을 발표했다(Hwang & Lee et al., 17 Apr 2014). 이건재 교수는 몸에 부착할 수 있는 배터리와 휘고 접고 마는 배터리 분야의 최고 전문가이다. 이번 나노발전기는 압전효과에 따라 몸의 움직임만으로 전력을 공급하는 것이다.
* Science Daily – First demonstration of a self-powered cardiac pacemaker(23 Jun 2014)
http://www.sciencedaily.com/releases/2014/06/140623120316.htm
* Hwang & Lee et al., "Self-Powered Cardiac Pacemaker Enabled by Flexible Single Crystalline PMN-PT Piezoelectric Energy Harvester", Advanced Materials, DOI: 10.1002/adma.201400562, Article first published online: 17 APR 2014. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201400562/abstract
<사이언스 데일리의 그림 설명> 이식된 심장 박동기에 반영구적으로 전원을 공급하는 어깨에 부착할 수 있는 웨어러블한 압전효과 에너지 수확기(piezoelectric energy harvester). Credit: KAIST
이건재 교수 팀은 이 에너지 수확기를 이용해 실제 살아있는 쥐의 심장에 이식한 심장 박동기를 작동시켰다. 쥐의 자그마한 몸의 움직임만으로 전력을 공급한 것이다.
이번 논문은 심장 박동기에 전기를 공급해 생명을 연장 할 수 있다는 것 뿐만 아니라 더 나아가 실시간(real-time)으로 심장의 박동을 모니터링 할 수도 있다. 더 나아가 몸에 이식된 마이크로 이식기들(micro-implants)에도 전원을 공급할 수 있어 생체인터넷 시대가 오면 다양하게 사용할 수 있다는 평가를 받고 있다.
연구팀은 싱글–크리스털 PMN-PT 초박막 필름을 이용해 고성능의 플렉스한 나노발전기를 조립했다. 이를 통해 수확된 에너지는 8.2V에서 0.22mA에 이른다. 이 정도면 쥐에 이식된 심장 박동기를 충분히 작동시킬 수 있다.
차원용 소장/교수/MBA/공학박사/미래학자
아스팩기술경영연구소(주), 국제미래학회 과학기술위원장, (사)창조경제연구회 이사, (사)한국지식재산상업화협회 부회장, 연세대학원/KAIST IP-CEO 겸임교수
