"배터리 교체 수술 부담 줄인다"…체내 의료기기 고효율 무선충전 기술 개발[과학을읽다] 작성일 05-27 55 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">부하 따라 전력 경로 자동 변경…전력 손실·발열 줄여<br>심박동기·신경자극기 적용 기대…무선전력 효율 94% 달성</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="6hfeaZhDjr"> <p contents-hash="3fd900194058e4ab1100d77208b4f2bb75078c2b0c1bfb6df23120fffb031f68" dmcf-pid="Pl4dN5lwgw" dmcf-ptype="general">국내 연구진이 체내 삽입형 의료기기의 무선 충전 효율을 높이는 반도체 칩 기술을 개발했다. 의료기기 내부 회로의 전력 사용량에 따라 에너지 전달 경로를 바꿔 충전 과정의 전력 손실과 발열을 줄인 기술로, 향후 심박동기와 신경자극기 등의 배터리 교체 수술 부담을 낮출 수 있을 것으로 기대된다.</p> <div contents-hash="3fa088347e179f9fa5a3d1b12070081c5daeee3ed5f6ffb842725a26955235d2" dmcf-pid="QS8Jj1SroD" dmcf-ptype="general"> <p>울산과학기술원(UNIST)은 27일 변영재 전기전자공학과 교수 연구팀이 체내 삽입형 의료기기의 부하 조건에 따라 전력 전달 구조를 자동으로 바꾸는 고효율 무선전력전송(WPT) 반도체 칩을 개발했다고 밝혔다.</p> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="6545ebdd92fa48d98bb58114461a0ac22cd9252c3d3695dae00ff4c635d21805" dmcf-pid="xpNmvVpXcE" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="체내 삽입형 의료기기용 무선전력전송 시스템 구조. 송신코일에서 전달된 전력은 수신코일을 거쳐 기기 내부로 들어오며, 시스템은 고부하·저부하 상황에 따라 서로 다른 정합 회로를 자동 연결해 전력 전달 효율을 높인다. 또한 능동 정류기 회로가 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 과정에서 스위치 제어 기술을 적용해 전력 손실을 줄였다. 이를 통해 부하 변화에 따라 안정적인 무선충전 효율을 유지할 수 있다. 연구팀 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/27/akn/20260527080206502uiia.jpg" data-org-width="597" dmcf-mid="fLNmvVpXoO" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/27/akn/20260527080206502uiia.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 체내 삽입형 의료기기용 무선전력전송 시스템 구조. 송신코일에서 전달된 전력은 수신코일을 거쳐 기기 내부로 들어오며, 시스템은 고부하·저부하 상황에 따라 서로 다른 정합 회로를 자동 연결해 전력 전달 효율을 높인다. 또한 능동 정류기 회로가 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 과정에서 스위치 제어 기술을 적용해 전력 손실을 줄였다. 이를 통해 부하 변화에 따라 안정적인 무선충전 효율을 유지할 수 있다. 연구팀 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="8222ef262d40f3a929fa31622a1c0dc49093f4d6d24268a398b8a884fa19b433" dmcf-pid="yj0KPIjJNk" dmcf-ptype="general">체내 삽입형 의료기기에는 신경 자극처럼 큰 전류가 필요한 고부하 회로와 데이터 처리처럼 적은 전류만 사용하는 저부하 회로가 함께 들어간다. 문제는 회로 부하가 달라질 때마다 전력이 가장 효율적으로 전달되는 조건도 달라진다는 점이다.</p> <p contents-hash="be7f78779cb5a863fda8ce1d5232cc157f04caa223578e1d911f8d5540d4ebf3" dmcf-pid="WAp9QCAiNc" dmcf-ptype="general">기존 무선충전 기술은 하나의 고정된 조건으로 전력을 공급해 기기 작동 상황에 따라 에너지 손실이 발생했다. 이 과정에서 생기는 발열은 주변 조직 손상이나 이물 반응 위험으로 이어질 수 있다.</p> <p contents-hash="909489bfb591e94d1cc94182040c6acb1df4f45d233aa03e60bcbcf2413aa4c3" dmcf-pid="YcU2xhcnNA" dmcf-ptype="general">연구팀은 이를 해결하기 위해 부하 조건에 따라 서로 다른 '전용 정합 회로(Matching Network)'를 연결하는 방식을 적용했다.</p> <div contents-hash="9551939ba9971c2de9d703efc729e2bec5efe1a074744a512f9a2c535293b94f" dmcf-pid="GkuVMlkLjj" dmcf-ptype="general"> <p>정합 회로는 송신코일에서 전달된 전력이 수신코일을 거쳐 기기 내부로 효율적으로 들어가도록 조정하는 회로다. 연구팀은 내부 전자 스위치를 활용해 고부하 상황에서는 고전류용 정합 회로를, 저부하 상황에서는 저전류용 회로를 자동 연결하도록 설계했다.</p> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d2314cb26877e6b5a603dad5ad901ffa0ca6f5e5a42eb04aeaa9a3ab5e18259f" dmcf-pid="HE7fRSEoNN" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="연구팀이 개발한 체내 삽입형 의료기기용 무선전력전송 반도체 칩. 위쪽 칩은 고부하·저부하 조건에 따라 정합 회로를 전환하고 전력을 분배하는 전체 무선충전 시스템이며, 아래쪽 칩은 교류 전력을 직류로 변환하는 능동 정류기의 전력 변환 효율을 별도로 검증하기 위해 제작됐다. 연구팀 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/27/akn/20260527080207753utxn.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="49VRgXCEgs" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/27/akn/20260527080207753utxn.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 연구팀이 개발한 체내 삽입형 의료기기용 무선전력전송 반도체 칩. 위쪽 칩은 고부하·저부하 조건에 따라 정합 회로를 전환하고 전력을 분배하는 전체 무선충전 시스템이며, 아래쪽 칩은 교류 전력을 직류로 변환하는 능동 정류기의 전력 변환 효율을 별도로 검증하기 위해 제작됐다. 연구팀 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="26f238f6f4c52876646726ebb798bb01b63729b649f369c033d759b6868d5151" dmcf-pid="XDz4evDgka" dmcf-ptype="general"><strong><strong><strong>"전력 손실·발열 줄여"…체내 의료기기 안정성 향상 기대</strong></strong></strong></p> <p contents-hash="ac2d8df934998c7b8811a9537352beba47066e2fcf876c8161e3a0a03799478a" dmcf-pid="Zwq8dTwaNg" dmcf-ptype="general">연구팀은 교류(AC) 전력을 실제 기기가 사용하는 직류(DC) 전력으로 바꾸는 정류 회로 효율도 함께 개선했다.</p> <div contents-hash="ee610e0f360492622394b2ab70450c5f49d22e5ad85f4289a70daaa187df924a" dmcf-pid="5rB6JyrNgo" dmcf-ptype="general"> <p>몸 밖에서 전달되는 전력은 교류 형태이기 때문에 의료기기 내부에서 직류로 변환해야 한다. 연구팀은 스위치가 켜지고 꺼지는 시점을 정밀 제어하는 SOOC(Slowdown Unit Cell Based On/Off Controller)와 ETS(Early Turn-on Switching) 기술을 적용해 변환 과정의 전력 손실을 최소화했다.</p> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c26e7d1aa20d60eb55927f20a4668b8923010a46143390b064dc694e6c1f0eb4" dmcf-pid="1mbPiWmjNL" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="연구팀 사진. 변영재 교수(좌측)과 신성민 연구원. UNIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/27/akn/20260527080209004kfcn.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="8cAOy4u5am" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/27/akn/20260527080209004kfcn.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 연구팀 사진. 변영재 교수(좌측)과 신성민 연구원. UNIST 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="6610d0fe6dbf0313a4818dd5527d80906df37ab13d98ea665c439bd574087a79" dmcf-pid="tsKQnYsAon" dmcf-ptype="general">실험 결과 송신코일에서 수신코일까지 전력이 전달되는 링크 효율은 저부하 조건(3mA)에서 94.4%, 고부하 조건(30mA)에서는 92.7%를 기록했다. 교류를 직류로 바꾸는 능동 정류기의 전력 변환 효율(PCE)도 최고 94.5%에 달했다.</p> <p contents-hash="d165f896535417b2d9feaed896c16d3cf876b6e4958fd5bd1777c1b51fbb12c7" dmcf-pid="FO9xLGOcoi" dmcf-ptype="general">또 입력 전압이 2.5~5.0V 범위에서 변해도 92.3% 이상의 안정적인 효율을 유지했다.</p> <p contents-hash="c1a42803e17fad89c2d351d8c29da1f866e7e835433ad6a0475c155e827a3026" dmcf-pid="3I2MoHIkaJ" dmcf-ptype="general">연구팀은 이번 기술이 장시간 사용되는 체내 삽입형 의료기기의 안정성과 사용 시간을 높이는 데 기여할 것으로 기대하고 있다. 웨어러블 기기와 초소형 사물인터넷(IoT) 기기 등 저전력 전자기기 분야에도 활용 가능성이 높다는 설명이다.</p> <p contents-hash="5b6d028e97a264539aaf461d7cae5264ac02ef3532805d78810d340eefd6ba9a" dmcf-pid="0HeNruHlod" dmcf-ptype="general">이번 연구는 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP) 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 반도체 회로·시스템 분야 국제학술지 'IEEE 트랜잭션스 온 베리 라지 스케일 인터그레이션 시스템(IEEE Transactions on Very Large Scale Integration Systems)'에 게재됐다.</p> <p contents-hash="f71421d85bb51deaf16aa9e72f2b5c1fdd4e9daff5be467b383b31b4c7b180db" dmcf-pid="pXdjm7XSge" dmcf-ptype="general">김종화 기자 justin@asiae.co.kr</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 아시아경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 김수현 측, 가세연 김세의 구속에 “자료 조작 확인, 믿고 기다려줘 감사” [전문] 05-27 다음 우버 보다 싼 웨이모 로보택시…복잡한 도심일수록 요금 차이 확 났다 05-27 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
