융기원, 세계최초 전자파 차단 '그래핀 스마트 콘택트렌즈' 개발하다.

스마트폰과 VR 기기, 그리고 테블릿의 발전은 우리들의 삶을 윤택하게 해주는 전자장비임에는 틀림없다. 그러나, 최근 세계보건기구(WHO)에서는 지속적인 전자파 노출이 암을 일으킬 가능성이 있다고 경고하였으며, 특히 컴퓨터 및 휴대기기에 의한 전자파에 대한 과도한 노출이 백내장이나 안구건조증의 원인을 제공할 수 있음을 명시하였다.

융기원 그래핀융합기술연구센터(센터장: 홍병희 교수님)는 (주)그래핀스퀘어(대표: 홍지혜)와 인터로조(대표:노시철) 연구팀과 공동연구를 통하여 꿈의 신소재인 그래핀을 이용한 전자파차계 기능을 가진 스마트 콘택트렌즈를 개발하였다.

▲[그림1] 그래핀의 구조도

여기서, 그래핀이란 [그림 1]과 같이 탄소 원자들이 육각형의 벌집모양으로 서로 연결하여 2차원 평면 구조를 이루는 고분자 탄소 동소체를 의미한다. 이러한 그물형 구조 덕분에 강도는 강철보다 100배 강하고, 고무줄처럼 늘어나는 성질을 가지며, 전도(전기를 흐르게 하는 성질) 또한 구리의 10배에 달한다. 

▲[그림 2] 융기원에서 개발한 세계최초 UV, 전자파 차단 콘텍트렌즈

이러한 성질을 가진 그래핀을 이용하여 그래핀연구기술연구센터 연구팀은 [그림 2]와 같이 콘택트렌즈 위에 우수한 전도도를 가지면서도 유연하고 투명한 그래핀을 코팅하여 UV(자외선)와 전자파를 차단할 뿐 아니라 수분의 증발을 막아 안구건조증을 예방할 수 있는 콘텍트렌즈를 만들었다. 

연구팀인 개발한 그래핀을 이용한 콘텍트렌즈는 세계최초의 성과로서, 유연하고 투명하면서도 생체적합성을 가져야하는 소재의 한계 때문에 콘택트렌즈에 그래핀을 적용하기 어려운 점을 극복하였기 때문에 더욱 큰 주목을 받는다.

▲[그림 3] 전자파를 흡수하여 온도가 높아진 그래핀 스마트 콘텍트렌즈(오른쪽)

특히, 연구팀은 [그림 3]와 같이 실험을 통해 그래핀 콘택트렌즈가 강한 전자파 에너지를 흡수한 후 열에너지로 바꾸어 발산시킴으로써 단백질의 변성을 최소화 한다는 것을 열화상 분석을 통해 밝혔다. 또한 연구팀은 그래핀 콘택트렌즈 표면에 마이크로LED소자를 구현하여 향후 웨어러블 센서-디스플레이 기술에 응용이 가능함을 제시하였다. 연구진은 이번 연구를 기반으로 실시간 혈당분석 기능 등이 추가된 스마트 콘택트렌즈 개발에 박차를 가할 예정이다.

이번 연구결과는 세계적인 나노분야 학술지인 ACS Nano 誌 온라인판(논문명 : Smart Contact Lenses with Graphene Coating for Electromagnetic Interference Shielding and Dehydration Protection, IF=12.881)에 지난 15일 게재되었다.