[울산=뉴시스] 구미현 기자 = 고령화와 만성질환 증가로 체내 삽입형 의료기기 수요가 늘어나는 가운데, 국내 연구진이 고효율 무선충전 기술 개발에 성공했다. 전력 손실과 발열 문제를 줄여 의료기기 활용성과 안정성을 높일 수 있을 것으로 전망된다.

울산과학기술원(UNIST)는 전기전자공학과 변영재 교수 연구팀이 체내 삽입형 의료기기의 전력 사용 환경에 맞춰 에너지 전달 경로를 자동으로 바꾸는 고효율 무선전력전송 반도체 칩 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

기존 체내 삽입형 의료기기에는 많은 전력이 필요한 신경 자극 회로와 적은 전력으로 작동하는 데이터 처리 회로가 함께 들어 있어 상황에 따라 다른 방식의 전력 공급이 필요했다.

하지만 기존 충전 방식은 이러한 회로별 부하 조건을 고려하지 않아 기기 작동 상황에 따라 전력 손실이 발생했다. 발열 문제로 이어져 주변 조직을 손상하거나 이물 반응 우려도 있었다.

변 교수팀은 이러한 고부하와 저부하 각각의 상황에 맞는 '전용 정합 회로(Matching Network)'를 설계 적용해 전력 전송 효율을 극대화했다. 정합 회로는 송신코일에서 전달된 전력이 수신코일을 거쳐 의료기기 내부로 안정적으로 전달되도록 돕는 장치다.

또 교류 전력을 직류 전력으로 바꾸는 정류 회로의 효율도 개선했다. 연구팀은 스위치 작동 시점을 정밀하게 제어해 전력 변환 과정에서 발생하는 손실을 줄였다.

실험 결과 송신코일에서 수신코일까지 전달되는 링크 효율은 저부하 조건(3mA)에서 94.4%, 고부하 조건(30mA)에서 92.7%를 기록했다. 전력 변환 효율 역시 최고 94.5% 수준으로 나타났으며, 입력 전압 변화에도 92% 이상의 효율을 유지했다.

변영재 교수는 "이번 기술은 체내 삽입형 의료기기뿐 아니라 웨어러블 기기와 초소형 IoT 기기 등 다양한 저전력 전자기기에도 활용될 수 있다"고 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원 지원으로 수행됐으며, 연구 결과는 국제학술지 IEEE Transactions on Very Large Scale Integration Systems에 게재됐다.


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