햇빛만 받으면 OK…배터리 교체 필요없는 ‘피부 속 태양전지’ 개발

배터리를 바꿀 필요가 없는 ‘피부 속 태양전지’가 나왔다.

이종호 광주과학기술원(GIST) 교수팀은 피부 속으로 들어오는 빛을 전기에너지로 전환하는 태양전지를 개발했다고 16일 밝혔다. 동물실험을 통해 그 성능도 확인했다.

현재 신체 기관을 보조하기 위해 많은 전자기기들이 인체에 삽입돼 사용되고 있다. 심장 박동수를 일정하게 유지하기 위한 ‘심박조율기’도 그 중 하나. 하지만 심박조율기의 배터리는 수명이 5~8년으로 일정 시간이 지나면 재수술을 통해 바꿔줘야 한다.

연구진은 빛이 피부를 통과한다는 점에 착안해 인체 내로 흡수된 빛을 태양전지를 통해 전기에너지로 바꾸는 기술을 개발했다. 이 기기는 인체 내부에 완전히 삽입되기 때문에 외부의 균이 침입해 염증을 일으킬 위험도 적다. 두께는 6~7㎛(마이크로미터·1㎛는 100만분의 1m)로 얇고 피부와 같이 유연한 소재로 제작돼 몸을 움직여도 쉽게 파손되지 않는다.

연구진은 면적 0.07㎠의 유연 태양전지를 개발해 살아있는 쥐에 삽입해 실험한 결과 647μW(마이크로와트)의 전력을 생산했다. 하루 2시간 동안 태양전지를 빛에 노출시키면 현재 상용화된 심박조율기를 24시간 구동할 수 있는 전력을 얻을 수 있다.

이 교수는 “사람의 피부는 쥐보다 두껍기 때문에 인체에 적용하기 위해서는 좀 더 넓은 면적의 유연 태양전지를 개발하는 것이 과제”라며 “실시간 혈당 분석기, 질병 진단 센서 등 인체삽입용 헬스케어 기기 개발에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구결과는 학술지 ‘어드밴스드 헬스케어 머터리얼스’ 4일자에 실렸다.

권예슬 동아사이언스기자 yskwon@donga.com