눈물 속 포도당을 이용한 스마트 렌즈.

(Assoc. Prof. Lee Seok Woo with a contact lens equipped with the prototype battery (black). Credit: Nanyang Technological University)

콘택트 렌즈처럼 착용해서 혈당이나 안압을 측정하는 스마트 렌즈는 꽤 오랜 시간 개발이 진행되었으나 만족할 만한 성과를 거두지 못했습니다. 신뢰할 만한 데이터를 제공하기 어려운 것도 문제이지만, 그것 이외에도 렌즈에 삽입할 박막 전자 시스템과 배터리 등 전원 문제가 실제 사용화에 걸림돌이었습니다. 현 시점에서 가장 유망한 방식은 아마도 전자 회로 없이 압력을 측정하는 형태의 스마트 렌즈일 것입니다.

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싱가포르 난양 공대의 이석우 교수팀 (Assoc. Prof. Lee Seok Woo)은 스마트 렌즈에 안정적으로 에너지를 공급할 수 있는 방법을 연구했습니다. 연구팀의 계획은 눈물에 있는 포도당을 에너지원으로 삼아 전기를 공급하는 것입니다.

대략 0.5mm의 얇은 통합 배터리와 전극에는 포도당 산화 효소 (glucose oxidase)가 코팅되어 있습니다. 이 효소는 눈물에 소량 포함된 포도당을 분해해서 미약한 전류를 생산합니다. 인공 눈물을 통해서 확인한 결과 이 포도당 발전기는 45 마이크로암페어 (microamperes)의 전류를 생산했으며 최대 201mW의 전류를 만들었습니다. 이 정도 에너지가 있으명 스마트 렌즈를 최대 12시간 작동할 수 있다는 게 연구팀의 주장입니다.

물론 눈물에 있는 포도당 수치는 계속 변하기 때문에 이렇게 생산된 에너지는 박막 배터리에 일단 저장됩니다. 이 배터리는 200회 정도의 충방전 사이클을 지니고 있습니다.

실제로 사람에서도 안정적으로 에너지를 생산할지는 더 검증이 필요하겠지만, 원리를 생각하면 스마트 렌즈가 아니더라도 인체의 다른 장기에 삽입할 전자 기기의 에너지 생산 용으로 응용될 수 있을 것으로 생각합니다.

참고

https://newatlas.com/health-wellbeing/tear-charged-glucose-battery-smart-contact-lenses/

https://www.ntu.edu.sg/news/detail/an-ultra-thin-battery-powered-by-saline-for-smart-contact-lenses

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