KIST, 초고색재현 풀컬러 발광 상향변환 나노입자 기술 개발 - 고색재현율을 보이는 코어@다중쉘 구조의 상향변환 나노입자 개발 - 단일 나노입자로 RGB 발광 구현, 디스플레이·보안 분야 혁신 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 극한물성소재연구센터 장호성 박사 연구팀은 중심에 있는 코어 입자를 여러 층의 쉘이 둘러싼 다층 구조 형태인 코어@다중쉘 나노구조를 도입하고, 적외선 파장을 조절해 단일 입자에서 고색순도의 RGB 발광을 구현할 수 있는 상향변환 나노입자 기술을 개발했다. 발광 소재는 스스로 빛을 내는 재료로, TV, 태블릿, 모니터, 스마트폰 등 다양한 디스플레이 기기에 사용되어 우리가 다양한 이미지와 영상을 볼 수 있게 한다. 그러나 기존의 2차원 평면 디스플레이는 현실 세계의 3차원 입체감을 완전히 전달하기 어려워, 깊이감 표현에 한계가 있다. 영화 '아바타(Avatar)'는 3D 영상으로 큰 관심을 받았지만, 관객들은 입체감을 느끼기 위해 특수 안경을 착용해야만 했고, 이러한 불편함을 해소하기 위해 무안경 3D 디스플레이가 개발됐지만, 이는 시청자의 눈에 피로를 주는 단점이 있었다. 이러한 문제를 해결하고자 3차원 체적 디스플레이(3D volumetric display) 기술이 연구되고 있다. 이는 3차원 공간에 입체적인 영상 정보를 구현하는 차세대 디스플레이 기술로, 이를 위해 적외선을 흡수하여 가시광선을 발광하는 상향변환 나노입자가 필요하다. 특히, 하나의 입자에서 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 모두 발광할 수 있는 나노입자가 필요하지만, 기존 소재는 하나의 입자에서 하나의 색만 발광하거나, R/G/B 발광이 가능하더라도 밝기가 약하거나 색순도가 낮아 색재현 범위가 제한적이었다. KIST 연구진은 코어와 쉘의 물질 조성을 제어해 각각 R/G/B 발광을 유도했으며, 세 가지 파장의 적외선을 적용해 각 파장에 따라 R/G/B 발광이 나타나도록 했다. 특히, 코어에서 녹색, 안쪽 쉘에서 적색, 바깥쪽 쉘에서 청색 발광이 나타나도록 설계해 단일 입자에서 높은 색순도와 강한 발광 강도의 R/G/B 발광을 구현했다. 연구진이 개발한 나노입자는 동시에 여러 파장의 적외선을 적용하면 다양한 색을 구현할 수 있으며, 이를 통해 NTSC 색공간의 94.2%, sRGB 색공간의 133%에 달하는 넓은 색재현 범위를 달성했다. 또한, 이 나노입자를 투명 고분자 복합체와 혼합해 다양한 컬러 이미지를 디스플레이함으로써 상향변환 나노입자를 이용한 3D 체적 디스플레이 구현 가능성을 제시했다. KIST 장호성 박사는 "적외선을 흡수해 고색재현 풀컬러 발광을 나타낼 수 있는 상향변환 나노입자는 진정한 3D 영상을 볼 수 있는 3D 체적 디스플레이의 상용화를 가능하게 할 것이며, 디스플레이 분야뿐만 아니라 위조와 변조를 막을 수 있는 보안용 소재로도 활용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 중견연구자지원사업(NRF-2022R1A2C2005943), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 지원을 받아 알키미스트프로젝트(20193091010240) 및 소재부품기술개발사업(RS-2024-00433146)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Functional Materials」 (IF 18.5, JCR 분야 4.1%) 최신 호에 게재됐으며, Frontispiece로 선정됐다. * (논문명) Multicolor Fine-Tunable Upconversion Luminescence from a Single Nanoparticle for Full-Color Displays with a Wide Color Gamut [그림 1] 균일한 크기, 모양을 가지는 코어@다중쉘 상향변환 나노입자 합성 (좌) 코어@다중쉘 나노입자의 전자현미경 사진 (우) 코어@다중쉘 나노구조 모식도 및 확대한 나노입자 사진 [그림 2] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색 구현 (좌) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 나타나는 R/G/B 발광을 통해 구현되는 색재현 범위와 NTSC 및 sRGB 색영역을 보여주는 색도도(chromaticity diagram) (우) 합성된 코어@다중쉘 상향변환 나노입자가 분산된 용액에 세 가지 파장의 적외선 및 세 가지 파장을 조합한 적외선을 인가할 때 나타나는 발광 사진. 이로부터 본 연구를 통해 개발된 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색이 구현된다는 것을 알 수 있음. [그림 3] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 디스플레이된 컬러 이미지 사진 (좌측 상단) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자를 polydimethylsiloxane(PDMS) 고분자에 분산하여 합성한 투명 고분자 복합체 사진 (우) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-PDMS 고분자 복합체에 적외선을 인가할 때 구현된 다양한 컬러 이미지 사진들. 적외선 광원과 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 원하는 모양의 컬러 디스플레이 구현이 가능함을 보여주는 사진임.

KIST, 초고색재현 풀컬러 발광 상향변환 나노입자 기술 개발 - 고색재현율을 보이는 코어@다중쉘 구조의 상향변환 나노입자 개발 - 단일 나노입자로 RGB 발광 구현, 디스플레이·보안 분야 혁신 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 극한물성소재연구센터 장호성 박사 연구팀은 중심에 있는 코어 입자를 여러 층의 쉘이 둘러싼 다층 구조 형태인 코어@다중쉘 나노구조를 도입하고, 적외선 파장을 조절해 단일 입자에서 고색순도의 RGB 발광을 구현할 수 있는 상향변환 나노입자 기술을 개발했다. 발광 소재는 스스로 빛을 내는 재료로, TV, 태블릿, 모니터, 스마트폰 등 다양한 디스플레이 기기에 사용되어 우리가 다양한 이미지와 영상을 볼 수 있게 한다. 그러나 기존의 2차원 평면 디스플레이는 현실 세계의 3차원 입체감을 완전히 전달하기 어려워, 깊이감 표현에 한계가 있다. 영화 '아바타(Avatar)'는 3D 영상으로 큰 관심을 받았지만, 관객들은 입체감을 느끼기 위해 특수 안경을 착용해야만 했고, 이러한 불편함을 해소하기 위해 무안경 3D 디스플레이가 개발됐지만, 이는 시청자의 눈에 피로를 주는 단점이 있었다. 이러한 문제를 해결하고자 3차원 체적 디스플레이(3D volumetric display) 기술이 연구되고 있다. 이는 3차원 공간에 입체적인 영상 정보를 구현하는 차세대 디스플레이 기술로, 이를 위해 적외선을 흡수하여 가시광선을 발광하는 상향변환 나노입자가 필요하다. 특히, 하나의 입자에서 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 모두 발광할 수 있는 나노입자가 필요하지만, 기존 소재는 하나의 입자에서 하나의 색만 발광하거나, R/G/B 발광이 가능하더라도 밝기가 약하거나 색순도가 낮아 색재현 범위가 제한적이었다. KIST 연구진은 코어와 쉘의 물질 조성을 제어해 각각 R/G/B 발광을 유도했으며, 세 가지 파장의 적외선을 적용해 각 파장에 따라 R/G/B 발광이 나타나도록 했다. 특히, 코어에서 녹색, 안쪽 쉘에서 적색, 바깥쪽 쉘에서 청색 발광이 나타나도록 설계해 단일 입자에서 높은 색순도와 강한 발광 강도의 R/G/B 발광을 구현했다. 연구진이 개발한 나노입자는 동시에 여러 파장의 적외선을 적용하면 다양한 색을 구현할 수 있으며, 이를 통해 NTSC 색공간의 94.2%, sRGB 색공간의 133%에 달하는 넓은 색재현 범위를 달성했다. 또한, 이 나노입자를 투명 고분자 복합체와 혼합해 다양한 컬러 이미지를 디스플레이함으로써 상향변환 나노입자를 이용한 3D 체적 디스플레이 구현 가능성을 제시했다. KIST 장호성 박사는 "적외선을 흡수해 고색재현 풀컬러 발광을 나타낼 수 있는 상향변환 나노입자는 진정한 3D 영상을 볼 수 있는 3D 체적 디스플레이의 상용화를 가능하게 할 것이며, 디스플레이 분야뿐만 아니라 위조와 변조를 막을 수 있는 보안용 소재로도 활용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 중견연구자지원사업(NRF-2022R1A2C2005943), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 지원을 받아 알키미스트프로젝트(20193091010240) 및 소재부품기술개발사업(RS-2024-00433146)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Functional Materials」 (IF 18.5, JCR 분야 4.1%) 최신 호에 게재됐으며, Frontispiece로 선정됐다. * (논문명) Multicolor Fine-Tunable Upconversion Luminescence from a Single Nanoparticle for Full-Color Displays with a Wide Color Gamut [그림 1] 균일한 크기, 모양을 가지는 코어@다중쉘 상향변환 나노입자 합성 (좌) 코어@다중쉘 나노입자의 전자현미경 사진 (우) 코어@다중쉘 나노구조 모식도 및 확대한 나노입자 사진 [그림 2] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색 구현 (좌) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 나타나는 R/G/B 발광을 통해 구현되는 색재현 범위와 NTSC 및 sRGB 색영역을 보여주는 색도도(chromaticity diagram) (우) 합성된 코어@다중쉘 상향변환 나노입자가 분산된 용액에 세 가지 파장의 적외선 및 세 가지 파장을 조합한 적외선을 인가할 때 나타나는 발광 사진. 이로부터 본 연구를 통해 개발된 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색이 구현된다는 것을 알 수 있음. [그림 3] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 디스플레이된 컬러 이미지 사진 (좌측 상단) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자를 polydimethylsiloxane(PDMS) 고분자에 분산하여 합성한 투명 고분자 복합체 사진 (우) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-PDMS 고분자 복합체에 적외선을 인가할 때 구현된 다양한 컬러 이미지 사진들. 적외선 광원과 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 원하는 모양의 컬러 디스플레이 구현이 가능함을 보여주는 사진임.

KIST, 초고색재현 풀컬러 발광 상향변환 나노입자 기술 개발 - 고색재현율을 보이는 코어@다중쉘 구조의 상향변환 나노입자 개발 - 단일 나노입자로 RGB 발광 구현, 디스플레이·보안 분야 혁신 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 극한물성소재연구센터 장호성 박사 연구팀은 중심에 있는 코어 입자를 여러 층의 쉘이 둘러싼 다층 구조 형태인 코어@다중쉘 나노구조를 도입하고, 적외선 파장을 조절해 단일 입자에서 고색순도의 RGB 발광을 구현할 수 있는 상향변환 나노입자 기술을 개발했다. 발광 소재는 스스로 빛을 내는 재료로, TV, 태블릿, 모니터, 스마트폰 등 다양한 디스플레이 기기에 사용되어 우리가 다양한 이미지와 영상을 볼 수 있게 한다. 그러나 기존의 2차원 평면 디스플레이는 현실 세계의 3차원 입체감을 완전히 전달하기 어려워, 깊이감 표현에 한계가 있다. 영화 '아바타(Avatar)'는 3D 영상으로 큰 관심을 받았지만, 관객들은 입체감을 느끼기 위해 특수 안경을 착용해야만 했고, 이러한 불편함을 해소하기 위해 무안경 3D 디스플레이가 개발됐지만, 이는 시청자의 눈에 피로를 주는 단점이 있었다. 이러한 문제를 해결하고자 3차원 체적 디스플레이(3D volumetric display) 기술이 연구되고 있다. 이는 3차원 공간에 입체적인 영상 정보를 구현하는 차세대 디스플레이 기술로, 이를 위해 적외선을 흡수하여 가시광선을 발광하는 상향변환 나노입자가 필요하다. 특히, 하나의 입자에서 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 모두 발광할 수 있는 나노입자가 필요하지만, 기존 소재는 하나의 입자에서 하나의 색만 발광하거나, R/G/B 발광이 가능하더라도 밝기가 약하거나 색순도가 낮아 색재현 범위가 제한적이었다. KIST 연구진은 코어와 쉘의 물질 조성을 제어해 각각 R/G/B 발광을 유도했으며, 세 가지 파장의 적외선을 적용해 각 파장에 따라 R/G/B 발광이 나타나도록 했다. 특히, 코어에서 녹색, 안쪽 쉘에서 적색, 바깥쪽 쉘에서 청색 발광이 나타나도록 설계해 단일 입자에서 높은 색순도와 강한 발광 강도의 R/G/B 발광을 구현했다. 연구진이 개발한 나노입자는 동시에 여러 파장의 적외선을 적용하면 다양한 색을 구현할 수 있으며, 이를 통해 NTSC 색공간의 94.2%, sRGB 색공간의 133%에 달하는 넓은 색재현 범위를 달성했다. 또한, 이 나노입자를 투명 고분자 복합체와 혼합해 다양한 컬러 이미지를 디스플레이함으로써 상향변환 나노입자를 이용한 3D 체적 디스플레이 구현 가능성을 제시했다. KIST 장호성 박사는 "적외선을 흡수해 고색재현 풀컬러 발광을 나타낼 수 있는 상향변환 나노입자는 진정한 3D 영상을 볼 수 있는 3D 체적 디스플레이의 상용화를 가능하게 할 것이며, 디스플레이 분야뿐만 아니라 위조와 변조를 막을 수 있는 보안용 소재로도 활용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 중견연구자지원사업(NRF-2022R1A2C2005943), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 지원을 받아 알키미스트프로젝트(20193091010240) 및 소재부품기술개발사업(RS-2024-00433146)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Functional Materials」 (IF 18.5, JCR 분야 4.1%) 최신 호에 게재됐으며, Frontispiece로 선정됐다. * (논문명) Multicolor Fine-Tunable Upconversion Luminescence from a Single Nanoparticle for Full-Color Displays with a Wide Color Gamut [그림 1] 균일한 크기, 모양을 가지는 코어@다중쉘 상향변환 나노입자 합성 (좌) 코어@다중쉘 나노입자의 전자현미경 사진 (우) 코어@다중쉘 나노구조 모식도 및 확대한 나노입자 사진 [그림 2] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색 구현 (좌) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 나타나는 R/G/B 발광을 통해 구현되는 색재현 범위와 NTSC 및 sRGB 색영역을 보여주는 색도도(chromaticity diagram) (우) 합성된 코어@다중쉘 상향변환 나노입자가 분산된 용액에 세 가지 파장의 적외선 및 세 가지 파장을 조합한 적외선을 인가할 때 나타나는 발광 사진. 이로부터 본 연구를 통해 개발된 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색이 구현된다는 것을 알 수 있음. [그림 3] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 디스플레이된 컬러 이미지 사진 (좌측 상단) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자를 polydimethylsiloxane(PDMS) 고분자에 분산하여 합성한 투명 고분자 복합체 사진 (우) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-PDMS 고분자 복합체에 적외선을 인가할 때 구현된 다양한 컬러 이미지 사진들. 적외선 광원과 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 원하는 모양의 컬러 디스플레이 구현이 가능함을 보여주는 사진임.

KIST, 초음파 기반 기술로 생체 삽입형 배터리 무선 충전 - KIST-고려대 연구팀, 생체 친화적 초음파 수신기 개발 - 수중환경 및 인체삽입형 전자기기의 배터리 무선 충전에 활용 기대 수중환경 전자기기 혹은 이식형 의료 전자기기에 대한 수요 증가에 따라 이에 대한 안정적이고 지속적인 전력 공급은 필수적이다. 그러나 스마트폰과 무선 이어폰 등에 사용되는 기존의 무선 충전 방식(전자기 유도, Radio Frequency 기반 충전 등)은 전송 거리가 짧거나, 생체 조직 내 에너지 전달 효율이 낮으며, 전자파 간섭 등의 문제를 안고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 최근 연구진들은 새로운 무선 전력 전송 기술 방식으로 초음파를 이용한 방식을 고려하고 있다. 초음파는 인체 친화적이며 조직 흡수가 적어, 이식형 및 피부 부착형 기기에서 더욱 안정적인 에너지 전송이 가능하다는 장점이 있다. 이에 따라 초음파 에너지를 활용한 무선 충전 기술이 차세대 전력 전송 방식으로 부상하고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 전자융합소재연구센터 허성훈 박사 연구팀과 고려대학교 송현철 교수 연구팀은 구부러져도 성능이 유지되는 생체 친화적 초음파 수신기를 개발했다. 개발 수신기는 기존 무선 전력 전송 방식이 가진 여러 한계를 극복하는 동시에 생체 적합성을 높여, 차세대 웨어러블 및 이식형 전자기기에 적용할 수 있을 것으로 보인다. 또한, 연구진은 초음파를 수신해 배터리 무선 충전을 실증함으로써 기술의 실용화를 위한 중요한 발판을 마련했다. 특히, 연구진은 고효율 압전 소재와 독자적인 구조 설계를 통해 기존 초음파 수신기 대비 전력 변환 효율을 획기적으로 향상시켰다. 신축성과 생체 적합성을 갖춘 초음파 수신기를 설계해 인체 곡면에 밀착하면서도 안정적인 전력 변환을 성공시킨 결과, 수중 3cm 거리에서 20mW의 전력을, 피부로부터 3cm 깊이에서는 7mW 수준의 전력을 전송할 수 있었다. 이는 저전력 웨어러블 기기나 이식형 의료기기의 지속적인 구동에 충분한 전력량으로 평가된다. 이번 연구 성과는 초음파 기반 무선 충전 기술이 수중 전자기기 및 이식형 의료 전자기기의 실용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대된다. 특히, 이식형 심박 조율기, 신경 자극기, 웨어러블 센서와 같은 저전력 의료기기에 안전하고 지속적인 전력을 공급할 수 있는 새로운 패러다임을 제시할 것으로 보인다. 또한, 의료기기뿐만 아니라 수중 드론이나 장기적인 전력 공급이 필요한 해양 센서에도 적용될 가능성이 있어, 다양한 산업 분야에서도 활용도가 높을 것으로 전망된다. KIST 허성훈 박사는 "이번 연구를 통해 초음파를 활용한 무선 전력 전송 기술이 실질적으로 적용될 수 있음을 입증했다"며 "향후 소형화 및 상용화를 위한 추가 연구를 진행하여 기술의 실용화를 앞당길 계획"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 기관고유사업 및 한국연구재단 나노·소재기술개발사업(RS202400448865)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 소재 분야 국제 학술지인 「Advanced Materials」 (IF: 27.4, JCR 소재 분야 상위 1.9%) 최신호에 게재 및 표지로 선정됐다. * (논문명) A Body Conformal Ultrasound Receiver for Efficient and Stable Wireless Power Transfer in Deep Percutaneous Charging [그림 1] 초음파 무선 충전을 통한 배터리 충전 인체 삽입형 의료 전자기기의 배터리 무선충전과정을 가정 시, 인체에 밀착 부착과정에서 구부러지고 변형되어도 성능이 유지됨을 보여주는 초음파 수신기 모식도 [그림 2] 소자 활용 개념도 및 내부 구성도 (좌) 마찰전기 방식의 초음파 수신기를 삽입형 의료 전자기기기에 적용할 경우의 예상도 (우) 소자 세부 구성도

KIST, 초음파 기반 기술로 생체 삽입형 배터리 무선 충전 - KIST-고려대 연구팀, 생체 친화적 초음파 수신기 개발 - 수중환경 및 인체삽입형 전자기기의 배터리 무선 충전에 활용 기대 수중환경 전자기기 혹은 이식형 의료 전자기기에 대한 수요 증가에 따라 이에 대한 안정적이고 지속적인 전력 공급은 필수적이다. 그러나 스마트폰과 무선 이어폰 등에 사용되는 기존의 무선 충전 방식(전자기 유도, Radio Frequency 기반 충전 등)은 전송 거리가 짧거나, 생체 조직 내 에너지 전달 효율이 낮으며, 전자파 간섭 등의 문제를 안고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 최근 연구진들은 새로운 무선 전력 전송 기술 방식으로 초음파를 이용한 방식을 고려하고 있다. 초음파는 인체 친화적이며 조직 흡수가 적어, 이식형 및 피부 부착형 기기에서 더욱 안정적인 에너지 전송이 가능하다는 장점이 있다. 이에 따라 초음파 에너지를 활용한 무선 충전 기술이 차세대 전력 전송 방식으로 부상하고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 전자융합소재연구센터 허성훈 박사 연구팀과 고려대학교 송현철 교수 연구팀은 구부러져도 성능이 유지되는 생체 친화적 초음파 수신기를 개발했다. 개발 수신기는 기존 무선 전력 전송 방식이 가진 여러 한계를 극복하는 동시에 생체 적합성을 높여, 차세대 웨어러블 및 이식형 전자기기에 적용할 수 있을 것으로 보인다. 또한, 연구진은 초음파를 수신해 배터리 무선 충전을 실증함으로써 기술의 실용화를 위한 중요한 발판을 마련했다. 특히, 연구진은 고효율 압전 소재와 독자적인 구조 설계를 통해 기존 초음파 수신기 대비 전력 변환 효율을 획기적으로 향상시켰다. 신축성과 생체 적합성을 갖춘 초음파 수신기를 설계해 인체 곡면에 밀착하면서도 안정적인 전력 변환을 성공시킨 결과, 수중 3cm 거리에서 20mW의 전력을, 피부로부터 3cm 깊이에서는 7mW 수준의 전력을 전송할 수 있었다. 이는 저전력 웨어러블 기기나 이식형 의료기기의 지속적인 구동에 충분한 전력량으로 평가된다. 이번 연구 성과는 초음파 기반 무선 충전 기술이 수중 전자기기 및 이식형 의료 전자기기의 실용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대된다. 특히, 이식형 심박 조율기, 신경 자극기, 웨어러블 센서와 같은 저전력 의료기기에 안전하고 지속적인 전력을 공급할 수 있는 새로운 패러다임을 제시할 것으로 보인다. 또한, 의료기기뿐만 아니라 수중 드론이나 장기적인 전력 공급이 필요한 해양 센서에도 적용될 가능성이 있어, 다양한 산업 분야에서도 활용도가 높을 것으로 전망된다. KIST 허성훈 박사는 "이번 연구를 통해 초음파를 활용한 무선 전력 전송 기술이 실질적으로 적용될 수 있음을 입증했다"며 "향후 소형화 및 상용화를 위한 추가 연구를 진행하여 기술의 실용화를 앞당길 계획"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 기관고유사업 및 한국연구재단 나노·소재기술개발사업(RS202400448865)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 소재 분야 국제 학술지인 「Advanced Materials」 (IF: 27.4, JCR 소재 분야 상위 1.9%) 최신호에 게재 및 표지로 선정됐다. * (논문명) A Body Conformal Ultrasound Receiver for Efficient and Stable Wireless Power Transfer in Deep Percutaneous Charging [그림 1] 초음파 무선 충전을 통한 배터리 충전 인체 삽입형 의료 전자기기의 배터리 무선충전과정을 가정 시, 인체에 밀착 부착과정에서 구부러지고 변형되어도 성능이 유지됨을 보여주는 초음파 수신기 모식도 [그림 2] 소자 활용 개념도 및 내부 구성도 (좌) 마찰전기 방식의 초음파 수신기를 삽입형 의료 전자기기기에 적용할 경우의 예상도 (우) 소자 세부 구성도

KIST, 초음파 기반 기술로 생체 삽입형 배터리 무선 충전 - KIST-고려대 연구팀, 생체 친화적 초음파 수신기 개발 - 수중환경 및 인체삽입형 전자기기의 배터리 무선 충전에 활용 기대 수중환경 전자기기 혹은 이식형 의료 전자기기에 대한 수요 증가에 따라 이에 대한 안정적이고 지속적인 전력 공급은 필수적이다. 그러나 스마트폰과 무선 이어폰 등에 사용되는 기존의 무선 충전 방식(전자기 유도, Radio Frequency 기반 충전 등)은 전송 거리가 짧거나, 생체 조직 내 에너지 전달 효율이 낮으며, 전자파 간섭 등의 문제를 안고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 최근 연구진들은 새로운 무선 전력 전송 기술 방식으로 초음파를 이용한 방식을 고려하고 있다. 초음파는 인체 친화적이며 조직 흡수가 적어, 이식형 및 피부 부착형 기기에서 더욱 안정적인 에너지 전송이 가능하다는 장점이 있다. 이에 따라 초음파 에너지를 활용한 무선 충전 기술이 차세대 전력 전송 방식으로 부상하고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 전자융합소재연구센터 허성훈 박사 연구팀과 고려대학교 송현철 교수 연구팀은 구부러져도 성능이 유지되는 생체 친화적 초음파 수신기를 개발했다. 개발 수신기는 기존 무선 전력 전송 방식이 가진 여러 한계를 극복하는 동시에 생체 적합성을 높여, 차세대 웨어러블 및 이식형 전자기기에 적용할 수 있을 것으로 보인다. 또한, 연구진은 초음파를 수신해 배터리 무선 충전을 실증함으로써 기술의 실용화를 위한 중요한 발판을 마련했다. 특히, 연구진은 고효율 압전 소재와 독자적인 구조 설계를 통해 기존 초음파 수신기 대비 전력 변환 효율을 획기적으로 향상시켰다. 신축성과 생체 적합성을 갖춘 초음파 수신기를 설계해 인체 곡면에 밀착하면서도 안정적인 전력 변환을 성공시킨 결과, 수중 3cm 거리에서 20mW의 전력을, 피부로부터 3cm 깊이에서는 7mW 수준의 전력을 전송할 수 있었다. 이는 저전력 웨어러블 기기나 이식형 의료기기의 지속적인 구동에 충분한 전력량으로 평가된다. 이번 연구 성과는 초음파 기반 무선 충전 기술이 수중 전자기기 및 이식형 의료 전자기기의 실용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대된다. 특히, 이식형 심박 조율기, 신경 자극기, 웨어러블 센서와 같은 저전력 의료기기에 안전하고 지속적인 전력을 공급할 수 있는 새로운 패러다임을 제시할 것으로 보인다. 또한, 의료기기뿐만 아니라 수중 드론이나 장기적인 전력 공급이 필요한 해양 센서에도 적용될 가능성이 있어, 다양한 산업 분야에서도 활용도가 높을 것으로 전망된다. KIST 허성훈 박사는 "이번 연구를 통해 초음파를 활용한 무선 전력 전송 기술이 실질적으로 적용될 수 있음을 입증했다"며 "향후 소형화 및 상용화를 위한 추가 연구를 진행하여 기술의 실용화를 앞당길 계획"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 기관고유사업 및 한국연구재단 나노·소재기술개발사업(RS202400448865)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 소재 분야 국제 학술지인 「Advanced Materials」 (IF: 27.4, JCR 소재 분야 상위 1.9%) 최신호에 게재 및 표지로 선정됐다. * (논문명) A Body Conformal Ultrasound Receiver for Efficient and Stable Wireless Power Transfer in Deep Percutaneous Charging [그림 1] 초음파 무선 충전을 통한 배터리 충전 인체 삽입형 의료 전자기기의 배터리 무선충전과정을 가정 시, 인체에 밀착 부착과정에서 구부러지고 변형되어도 성능이 유지됨을 보여주는 초음파 수신기 모식도 [그림 2] 소자 활용 개념도 및 내부 구성도 (좌) 마찰전기 방식의 초음파 수신기를 삽입형 의료 전자기기기에 적용할 경우의 예상도 (우) 소자 세부 구성도

KIST, 초음파 기반 기술로 생체 삽입형 배터리 무선 충전 - KIST-고려대 연구팀, 생체 친화적 초음파 수신기 개발 - 수중환경 및 인체삽입형 전자기기의 배터리 무선 충전에 활용 기대 수중환경 전자기기 혹은 이식형 의료 전자기기에 대한 수요 증가에 따라 이에 대한 안정적이고 지속적인 전력 공급은 필수적이다. 그러나 스마트폰과 무선 이어폰 등에 사용되는 기존의 무선 충전 방식(전자기 유도, Radio Frequency 기반 충전 등)은 전송 거리가 짧거나, 생체 조직 내 에너지 전달 효율이 낮으며, 전자파 간섭 등의 문제를 안고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 최근 연구진들은 새로운 무선 전력 전송 기술 방식으로 초음파를 이용한 방식을 고려하고 있다. 초음파는 인체 친화적이며 조직 흡수가 적어, 이식형 및 피부 부착형 기기에서 더욱 안정적인 에너지 전송이 가능하다는 장점이 있다. 이에 따라 초음파 에너지를 활용한 무선 충전 기술이 차세대 전력 전송 방식으로 부상하고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 전자융합소재연구센터 허성훈 박사 연구팀과 고려대학교 송현철 교수 연구팀은 구부러져도 성능이 유지되는 생체 친화적 초음파 수신기를 개발했다. 개발 수신기는 기존 무선 전력 전송 방식이 가진 여러 한계를 극복하는 동시에 생체 적합성을 높여, 차세대 웨어러블 및 이식형 전자기기에 적용할 수 있을 것으로 보인다. 또한, 연구진은 초음파를 수신해 배터리 무선 충전을 실증함으로써 기술의 실용화를 위한 중요한 발판을 마련했다. 특히, 연구진은 고효율 압전 소재와 독자적인 구조 설계를 통해 기존 초음파 수신기 대비 전력 변환 효율을 획기적으로 향상시켰다. 신축성과 생체 적합성을 갖춘 초음파 수신기를 설계해 인체 곡면에 밀착하면서도 안정적인 전력 변환을 성공시킨 결과, 수중 3cm 거리에서 20mW의 전력을, 피부로부터 3cm 깊이에서는 7mW 수준의 전력을 전송할 수 있었다. 이는 저전력 웨어러블 기기나 이식형 의료기기의 지속적인 구동에 충분한 전력량으로 평가된다. 이번 연구 성과는 초음파 기반 무선 충전 기술이 수중 전자기기 및 이식형 의료 전자기기의 실용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대된다. 특히, 이식형 심박 조율기, 신경 자극기, 웨어러블 센서와 같은 저전력 의료기기에 안전하고 지속적인 전력을 공급할 수 있는 새로운 패러다임을 제시할 것으로 보인다. 또한, 의료기기뿐만 아니라 수중 드론이나 장기적인 전력 공급이 필요한 해양 센서에도 적용될 가능성이 있어, 다양한 산업 분야에서도 활용도가 높을 것으로 전망된다. KIST 허성훈 박사는 "이번 연구를 통해 초음파를 활용한 무선 전력 전송 기술이 실질적으로 적용될 수 있음을 입증했다"며 "향후 소형화 및 상용화를 위한 추가 연구를 진행하여 기술의 실용화를 앞당길 계획"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 기관고유사업 및 한국연구재단 나노·소재기술개발사업(RS202400448865)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 소재 분야 국제 학술지인 「Advanced Materials」 (IF: 27.4, JCR 소재 분야 상위 1.9%) 최신호에 게재 및 표지로 선정됐다. * (논문명) A Body Conformal Ultrasound Receiver for Efficient and Stable Wireless Power Transfer in Deep Percutaneous Charging [그림 1] 초음파 무선 충전을 통한 배터리 충전 인체 삽입형 의료 전자기기의 배터리 무선충전과정을 가정 시, 인체에 밀착 부착과정에서 구부러지고 변형되어도 성능이 유지됨을 보여주는 초음파 수신기 모식도 [그림 2] 소자 활용 개념도 및 내부 구성도 (좌) 마찰전기 방식의 초음파 수신기를 삽입형 의료 전자기기기에 적용할 경우의 예상도 (우) 소자 세부 구성도

KIST, 초음파 기반 기술로 생체 삽입형 배터리 무선 충전 - KIST-고려대 연구팀, 생체 친화적 초음파 수신기 개발 - 수중환경 및 인체삽입형 전자기기의 배터리 무선 충전에 활용 기대 수중환경 전자기기 혹은 이식형 의료 전자기기에 대한 수요 증가에 따라 이에 대한 안정적이고 지속적인 전력 공급은 필수적이다. 그러나 스마트폰과 무선 이어폰 등에 사용되는 기존의 무선 충전 방식(전자기 유도, Radio Frequency 기반 충전 등)은 전송 거리가 짧거나, 생체 조직 내 에너지 전달 효율이 낮으며, 전자파 간섭 등의 문제를 안고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 최근 연구진들은 새로운 무선 전력 전송 기술 방식으로 초음파를 이용한 방식을 고려하고 있다. 초음파는 인체 친화적이며 조직 흡수가 적어, 이식형 및 피부 부착형 기기에서 더욱 안정적인 에너지 전송이 가능하다는 장점이 있다. 이에 따라 초음파 에너지를 활용한 무선 충전 기술이 차세대 전력 전송 방식으로 부상하고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 전자융합소재연구센터 허성훈 박사 연구팀과 고려대학교 송현철 교수 연구팀은 구부러져도 성능이 유지되는 생체 친화적 초음파 수신기를 개발했다. 개발 수신기는 기존 무선 전력 전송 방식이 가진 여러 한계를 극복하는 동시에 생체 적합성을 높여, 차세대 웨어러블 및 이식형 전자기기에 적용할 수 있을 것으로 보인다. 또한, 연구진은 초음파를 수신해 배터리 무선 충전을 실증함으로써 기술의 실용화를 위한 중요한 발판을 마련했다. 특히, 연구진은 고효율 압전 소재와 독자적인 구조 설계를 통해 기존 초음파 수신기 대비 전력 변환 효율을 획기적으로 향상시켰다. 신축성과 생체 적합성을 갖춘 초음파 수신기를 설계해 인체 곡면에 밀착하면서도 안정적인 전력 변환을 성공시킨 결과, 수중 3cm 거리에서 20mW의 전력을, 피부로부터 3cm 깊이에서는 7mW 수준의 전력을 전송할 수 있었다. 이는 저전력 웨어러블 기기나 이식형 의료기기의 지속적인 구동에 충분한 전력량으로 평가된다. 이번 연구 성과는 초음파 기반 무선 충전 기술이 수중 전자기기 및 이식형 의료 전자기기의 실용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대된다. 특히, 이식형 심박 조율기, 신경 자극기, 웨어러블 센서와 같은 저전력 의료기기에 안전하고 지속적인 전력을 공급할 수 있는 새로운 패러다임을 제시할 것으로 보인다. 또한, 의료기기뿐만 아니라 수중 드론이나 장기적인 전력 공급이 필요한 해양 센서에도 적용될 가능성이 있어, 다양한 산업 분야에서도 활용도가 높을 것으로 전망된다. KIST 허성훈 박사는 "이번 연구를 통해 초음파를 활용한 무선 전력 전송 기술이 실질적으로 적용될 수 있음을 입증했다"며 "향후 소형화 및 상용화를 위한 추가 연구를 진행하여 기술의 실용화를 앞당길 계획"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 기관고유사업 및 한국연구재단 나노·소재기술개발사업(RS202400448865)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 소재 분야 국제 학술지인 「Advanced Materials」 (IF: 27.4, JCR 소재 분야 상위 1.9%) 최신호에 게재 및 표지로 선정됐다. * (논문명) A Body Conformal Ultrasound Receiver for Efficient and Stable Wireless Power Transfer in Deep Percutaneous Charging [그림 1] 초음파 무선 충전을 통한 배터리 충전 인체 삽입형 의료 전자기기의 배터리 무선충전과정을 가정 시, 인체에 밀착 부착과정에서 구부러지고 변형되어도 성능이 유지됨을 보여주는 초음파 수신기 모식도 [그림 2] 소자 활용 개념도 및 내부 구성도 (좌) 마찰전기 방식의 초음파 수신기를 삽입형 의료 전자기기기에 적용할 경우의 예상도 (우) 소자 세부 구성도

KIST, 초음파 기반 기술로 생체 삽입형 배터리 무선 충전 - KIST-고려대 연구팀, 생체 친화적 초음파 수신기 개발 - 수중환경 및 인체삽입형 전자기기의 배터리 무선 충전에 활용 기대 수중환경 전자기기 혹은 이식형 의료 전자기기에 대한 수요 증가에 따라 이에 대한 안정적이고 지속적인 전력 공급은 필수적이다. 그러나 스마트폰과 무선 이어폰 등에 사용되는 기존의 무선 충전 방식(전자기 유도, Radio Frequency 기반 충전 등)은 전송 거리가 짧거나, 생체 조직 내 에너지 전달 효율이 낮으며, 전자파 간섭 등의 문제를 안고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 최근 연구진들은 새로운 무선 전력 전송 기술 방식으로 초음파를 이용한 방식을 고려하고 있다. 초음파는 인체 친화적이며 조직 흡수가 적어, 이식형 및 피부 부착형 기기에서 더욱 안정적인 에너지 전송이 가능하다는 장점이 있다. 이에 따라 초음파 에너지를 활용한 무선 충전 기술이 차세대 전력 전송 방식으로 부상하고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 전자융합소재연구센터 허성훈 박사 연구팀과 고려대학교 송현철 교수 연구팀은 구부러져도 성능이 유지되는 생체 친화적 초음파 수신기를 개발했다. 개발 수신기는 기존 무선 전력 전송 방식이 가진 여러 한계를 극복하는 동시에 생체 적합성을 높여, 차세대 웨어러블 및 이식형 전자기기에 적용할 수 있을 것으로 보인다. 또한, 연구진은 초음파를 수신해 배터리 무선 충전을 실증함으로써 기술의 실용화를 위한 중요한 발판을 마련했다. 특히, 연구진은 고효율 압전 소재와 독자적인 구조 설계를 통해 기존 초음파 수신기 대비 전력 변환 효율을 획기적으로 향상시켰다. 신축성과 생체 적합성을 갖춘 초음파 수신기를 설계해 인체 곡면에 밀착하면서도 안정적인 전력 변환을 성공시킨 결과, 수중 3cm 거리에서 20mW의 전력을, 피부로부터 3cm 깊이에서는 7mW 수준의 전력을 전송할 수 있었다. 이는 저전력 웨어러블 기기나 이식형 의료기기의 지속적인 구동에 충분한 전력량으로 평가된다. 이번 연구 성과는 초음파 기반 무선 충전 기술이 수중 전자기기 및 이식형 의료 전자기기의 실용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대된다. 특히, 이식형 심박 조율기, 신경 자극기, 웨어러블 센서와 같은 저전력 의료기기에 안전하고 지속적인 전력을 공급할 수 있는 새로운 패러다임을 제시할 것으로 보인다. 또한, 의료기기뿐만 아니라 수중 드론이나 장기적인 전력 공급이 필요한 해양 센서에도 적용될 가능성이 있어, 다양한 산업 분야에서도 활용도가 높을 것으로 전망된다. KIST 허성훈 박사는 "이번 연구를 통해 초음파를 활용한 무선 전력 전송 기술이 실질적으로 적용될 수 있음을 입증했다"며 "향후 소형화 및 상용화를 위한 추가 연구를 진행하여 기술의 실용화를 앞당길 계획"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 기관고유사업 및 한국연구재단 나노·소재기술개발사업(RS202400448865)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 소재 분야 국제 학술지인 「Advanced Materials」 (IF: 27.4, JCR 소재 분야 상위 1.9%) 최신호에 게재 및 표지로 선정됐다. * (논문명) A Body Conformal Ultrasound Receiver for Efficient and Stable Wireless Power Transfer in Deep Percutaneous Charging [그림 1] 초음파 무선 충전을 통한 배터리 충전 인체 삽입형 의료 전자기기의 배터리 무선충전과정을 가정 시, 인체에 밀착 부착과정에서 구부러지고 변형되어도 성능이 유지됨을 보여주는 초음파 수신기 모식도 [그림 2] 소자 활용 개념도 및 내부 구성도 (좌) 마찰전기 방식의 초음파 수신기를 삽입형 의료 전자기기기에 적용할 경우의 예상도 (우) 소자 세부 구성도

KIST, 초음파 기반 기술로 생체 삽입형 배터리 무선 충전 - KIST-고려대 연구팀, 생체 친화적 초음파 수신기 개발 - 수중환경 및 인체삽입형 전자기기의 배터리 무선 충전에 활용 기대 수중환경 전자기기 혹은 이식형 의료 전자기기에 대한 수요 증가에 따라 이에 대한 안정적이고 지속적인 전력 공급은 필수적이다. 그러나 스마트폰과 무선 이어폰 등에 사용되는 기존의 무선 충전 방식(전자기 유도, Radio Frequency 기반 충전 등)은 전송 거리가 짧거나, 생체 조직 내 에너지 전달 효율이 낮으며, 전자파 간섭 등의 문제를 안고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 최근 연구진들은 새로운 무선 전력 전송 기술 방식으로 초음파를 이용한 방식을 고려하고 있다. 초음파는 인체 친화적이며 조직 흡수가 적어, 이식형 및 피부 부착형 기기에서 더욱 안정적인 에너지 전송이 가능하다는 장점이 있다. 이에 따라 초음파 에너지를 활용한 무선 충전 기술이 차세대 전력 전송 방식으로 부상하고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 전자융합소재연구센터 허성훈 박사 연구팀과 고려대학교 송현철 교수 연구팀은 구부러져도 성능이 유지되는 생체 친화적 초음파 수신기를 개발했다. 개발 수신기는 기존 무선 전력 전송 방식이 가진 여러 한계를 극복하는 동시에 생체 적합성을 높여, 차세대 웨어러블 및 이식형 전자기기에 적용할 수 있을 것으로 보인다. 또한, 연구진은 초음파를 수신해 배터리 무선 충전을 실증함으로써 기술의 실용화를 위한 중요한 발판을 마련했다. 특히, 연구진은 고효율 압전 소재와 독자적인 구조 설계를 통해 기존 초음파 수신기 대비 전력 변환 효율을 획기적으로 향상시켰다. 신축성과 생체 적합성을 갖춘 초음파 수신기를 설계해 인체 곡면에 밀착하면서도 안정적인 전력 변환을 성공시킨 결과, 수중 3cm 거리에서 20mW의 전력을, 피부로부터 3cm 깊이에서는 7mW 수준의 전력을 전송할 수 있었다. 이는 저전력 웨어러블 기기나 이식형 의료기기의 지속적인 구동에 충분한 전력량으로 평가된다. 이번 연구 성과는 초음파 기반 무선 충전 기술이 수중 전자기기 및 이식형 의료 전자기기의 실용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대된다. 특히, 이식형 심박 조율기, 신경 자극기, 웨어러블 센서와 같은 저전력 의료기기에 안전하고 지속적인 전력을 공급할 수 있는 새로운 패러다임을 제시할 것으로 보인다. 또한, 의료기기뿐만 아니라 수중 드론이나 장기적인 전력 공급이 필요한 해양 센서에도 적용될 가능성이 있어, 다양한 산업 분야에서도 활용도가 높을 것으로 전망된다. KIST 허성훈 박사는 "이번 연구를 통해 초음파를 활용한 무선 전력 전송 기술이 실질적으로 적용될 수 있음을 입증했다"며 "향후 소형화 및 상용화를 위한 추가 연구를 진행하여 기술의 실용화를 앞당길 계획"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 기관고유사업 및 한국연구재단 나노·소재기술개발사업(RS202400448865)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 소재 분야 국제 학술지인 「Advanced Materials」 (IF: 27.4, JCR 소재 분야 상위 1.9%) 최신호에 게재 및 표지로 선정됐다. * (논문명) A Body Conformal Ultrasound Receiver for Efficient and Stable Wireless Power Transfer in Deep Percutaneous Charging [그림 1] 초음파 무선 충전을 통한 배터리 충전 인체 삽입형 의료 전자기기의 배터리 무선충전과정을 가정 시, 인체에 밀착 부착과정에서 구부러지고 변형되어도 성능이 유지됨을 보여주는 초음파 수신기 모식도 [그림 2] 소자 활용 개념도 및 내부 구성도 (좌) 마찰전기 방식의 초음파 수신기를 삽입형 의료 전자기기기에 적용할 경우의 예상도 (우) 소자 세부 구성도