국내 연구진, 반영구 자가발전 심장박동기 세계 최초 성공

전기에너지 이용, 반영구 자가발전 심장박동기 구현
체내이식 심장박동기의 수명연장·심장마비 예방 가능

[아시아경제 윤나영 기자] 국내 연구진이 물리적 힘에서 발생하는 전기에너지로 작동 가능한 반영구적 인공심장박동기 실험에 세계 최초로 성공했다.

이에 따라 향후 인체 적용을 통해 배터리가 필요 없는 인공심장박동기의 출현을 앞당길 수 있을 것으로 예상된다. 또 심장마비를 예방하고 생체이식형 의료기기의 수명을 획기적으로 늘리는 데도 기여할 것으로 전망된다.

이번 연구는 이건재 한국과학기술원 교수팀과 정보영 연세대학교 세브란스 병원 교수팀이 함께 미래창조과학부가 추진하는 글로벌프론티어사업(스마트IT융합시스템연구단)과 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행했다. 연구 결과는 세계적 학술지인 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'지 최신호 7월 23일자 표지논문으로 게재됐다.

인공심장박동기는 심장박동이 불규칙한 환자의 몸속에 이식돼 심장에 전기자극을 가해 심장박동을 정상적으로 만들어주는 의료장치다. 그러나 제한된 배터리의 수명 때문에 주기적으로 기기를 교체하는 시술이 필요한데, 이는 노약자 등 많은 환자들에게 감염 및 출혈을 유발할 수 있는 위험이 있다.

이번에 개발한 유연한(flexible) 압전나노발전기(압력이나 구부러짐 등 물리적인 힘이 가해질 때 전기를 발생하는 압전물질을 이용하여 만든 소형 전기발전기)는 신체의 미세한 움직임을 이용해 발생한 전기에너지로 심장을 직접 자극할 수 있기 때문에 심장박동기의 수명을 늘리는 것은 물론, 그동안 에너지가 부족해 불가능했던 심장의 실시간 모니터링도 가능할 것으로 예상된다.

이번 연구에서는 ㈜아이블포토닉스의 단결정 PMN-PT 압전박막을 활용해 고효율의 유연 나노발전기를 제작했다. 이 나노발전기는 굽힘과 누름 등 압력에 의해 8.2볼트(V)의 전압과 0.22밀리암페어(mA)의 전류를 생성하고 쥐의 심장을 직접 자극해 심장박동을 인위적으로 규칙화하는데 최초로 성공했다.

정보영 세브란스병원 심장내과 교수는 "이번 연구성과를 임상에 적용하면 자가발전 심장박동기에 사용될 뿐만 아니라, 부정맥과 같은 심장의 이상증후를 미리 진단하여 심장마비 등을 예방 할 수 있으며, 그 외에도 다양한 이식형 의료기기의 에너지원으로 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

윤나영 기자 dailybest@asiae.co.kr