에너지 수확·전송 메타물질 기반 무선 전력 구동 센싱 및 생체삽입 전원 연구

Energy-harvesting and wave-focusing metasurfaces for wireless-powered sensing and power transfer

연구 내용

에너지 수확 메타물질과 이온성 고분자를 결합하여 WiFi 무선 전력으로 VOC 센싱을 수행하고, 포커싱 메타표면으로 생체삽입 전원 전달을 최적화하는 연구

무선으로 전력을 공급받아 별도 배터리 없이 동작하는 센싱/전원 구조를 메타물질 기반으로 구현하는 연구입니다. microwave 영역에서 energy-harvesting metamaterial(EH-MM)과 ionic thermoplastic polyurethane(i-TPU)를 결합해 다중 VOC에 대해 출력 전압 수준으로 구분 가능한 센싱 메커니즘을 구성합니다. 또한 상용 WiFi 에너지를 수확해 wirelessly 운용 가능한 구조로 설계해 실시간 응답과 장기 안정성을 확보하는 방향으로 개발합니다. 더 나아가 electromagnetic wave focusing metasurface를 적용해 생체 조직 내 특정 위치로 전달되는 전력을 강화하는 patch-type wireless power transfer 시스템을 제안하고, 시뮬레이션과 실험으로 성능을 검증합니다.

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연구 흐름

초기에는 energy-harvesting metamaterial을 이용해 무선 전력 수확이 가능한 구동 구조를 구성하고, i-TPU 기반 다중 분석 VOC 감지 원리를 결합해 배터리 프리 센싱을 시연했습니다. 이후에는 VOC 종류 및 농도 변화에 따른 출력 전압 변별성과 신호 획득의 단순성을 중심으로 센서 동작 특성을 정리했습니다. 최근에는 동일 계열 메타표면 포커싱 개념을 전원 전달로 확장하여, 생체삽입 장치를 위한 patch-type wireless power transfer에서 조직 내 국소 전력 강화 조건을 설계·검증했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

배터리 프리 VOC 모니터링 센서
WiFi 기반 에너지 수확 센싱 노드
다중 VOC 판별용 출력 맵
실시간 실내/환경 가스 감시 장치
장기 안정형 무선 센싱 모듈
생체삽입 전원 전달 패치
조직 내 국소 전력 집중 모듈
마이크로파 무선 전력 전송 시스템
저복잡도 센서 판독 구조
무선 센서 네트워크용 전원 솔루션