내비게이션 기능 가진 스마트 콘택트렌즈 핵심 기술 개발

[산업일보]
국내 연구진이 3D 프린터로 증강현실(AR) 기반 내비게이션을 구현할 수 있는 스마트 콘택트렌즈의 핵심 기술을 개발했다.

이번 연구는 한국전기연구원(KERI) 스마트 3D프린팅 연구팀의 설승권 박사팀과 울산과학기술원(UNIST) 정임두 교수팀(이하 연구팀)에 의해 이뤄졌다.

스마트 콘택트렌즈는 사람 눈에 일반 렌즈처럼 장착돼 각종 정보를 제공해주는 제품이다. 주로 건강을 진단하고 치료하는데 관련 연구가 이루어지고 있다.

최근에는 구글 등에서 AR(증강현실)을 구현할 수 있는 디스플레이 용도로 스마트 콘택트렌즈 개발에 나서고 있지만, 기술 난이도가 높아서 상용화까지 많은 허들을 넘어야 한다.

연구팀에 따르면, 스마트 콘택트렌즈로 AR을 구현하기 위해서는 낮은 전력으로도 구동이 가능한 전기변색 전기변색 디스플레이가 적합하다. 소재로는 가격 경쟁력이 높고 색상 간 대비와 전환이 빠른 ‘순수 프러시안 블루’ 색상이 주목받고 있다. 그런데 전기 도금 방식의 경우 색을 기판에 필름 형태로 코팅해 사용하면 글자, 숫자, 이미지 등 다양한 정보를 표현할 수 있는 디스플레이를 제작하는 데 한계가 있다.

이에 연구팀은 전압의 인가 없이도 3D 프린터를 이용해 렌즈 디스플레이에 마이크로 패턴을 인쇄해 AR을 구현했다. 이 기술의 핵심은 메니스커스(Meniscus)다. 메니스커스는 물방울 등을 일정 압력으로 지그시 누르거나 당기면 모세관 현상에 의해 물방울이 터지지 않으면서 외벽에 곡면이 형성되는 현상이다.

프러시안 블루는 마이크로 노즐과 기판 사이에 형성된 메니스커스 안에서 용매의 증발을 통해 결정화된다. 기존 전기 도금처럼 전압을 인가할 때 기판이 반드시 전도체여야 했다. 하지만 메니스커스 현상을 활용하면 용매의 자연 증발로 결정화가 되기 때문에 사용 가능한 기판의 제약이 없다.

이러한 노즐의 이동을 통해 연속적으로 프러시안 블루의 결정화가 이루어지면서 마이크로 패턴을 형성할 수 있다는 게 연구팀의 설명이다. 평면뿐만 아니라 곡면에도 패턴 형성이 가능하다.

연구팀은 개발한 마이크로 패턴 기술이 AR용 스마트 콘택트렌즈 디스플레이에 적용될 수 있는 수준(7.2 마이크로미터)으로 아주 미세하며. 색상도 연속적이고 균일하다고 했다.

이를 통해 내비게이션 분야의 활용이 기대된다고 전했다. 간단하게 렌즈를 착용하는 것만으로도 AR을 통해 사람의 눈앞에서 내비게이션이 펼쳐진다는 것. 큰 인기를 끌었던 ‘포켓몬 고’ 등의 AR 게임도 스마트폰이 아닌 스마트 콘택트렌즈로 즐길 수 있다고 소개했다.

본보에서 네이게이션의 이동경로 등의 정보전달을 착용하는 렌즈를 통해서도 구현 가능한지 서면으로 물었다.

이에 대해 KERI 스마트 3D프린팅 연구팀 설승권 팀장는 “아직은 렌즈에 그런 소자까지는 탑재하지는 못했다. 렌즈에는 디스플레이 구성품과 전극만 만들어진 상태다. 전극에서 선을 뽑아서 렌즈 외부의 소자에서 이동경로에 대한 정보를 얻었다”라며, 향후에는 소형화하고 더 나아가서는 렌즈에 탑재하기 위한 연구가 필요하다고 답했다.

인체착용시의 부작용과 관련한 질문에는 “인체에 부작용이 없는 소재를 이용하고 부작용이 있을 수 있는 소재는 인체와 접촉되는 것을 차단함으로써 혹시 있을 수 있는 문제를 차단할 수 있다”라고 설명했다.