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[ 테크 ]

스마트 콘택트 렌즈가
궁극의 웨어러블인 이유

byITWorld

스마트 콘택트 렌즈는 과학 소설에 등장하는 용어 같지만 이미 치열한 기술 개발이 진행 중인 분야다. 스마트 콘택트 렌즈는 초인적인 시력, 헤드업 디스플레이, 비디오 카메라, 의료 센서를 비롯한 풍부한 기능을 제공한다. 실제 제품도 개발되고 있다.

스마트 콘택트 렌즈가 궁극의 웨어러블

비현실적으로 들리겠지만 사람의 안구는 첨단 기술을 적용하기 아주 좋은 신체 부위다.

스마트 콘택트 렌즈는 임플란트와 비슷하지만 수술이 필요 없고 사용자가 직접 넣고 뺄 수 있다. 피부 속에 위치하는 것도 아니므로 공기와 인체의 내부 화학 물질에 동시에 노출된다.


콘택트 렌즈는 눈 위에 위치해 시력을 강화해준다. 빛과 기계적 움직임(눈의 깜박임)에 노출되므로 여기서 에너지를 수확할 수 있다.


스마트 콘택트 렌즈는 여러 가지 이유로 필연적으로 등장할 수밖에 없는 기술이다. 그리고 그 시점은 생각보다 빠르게 올 것이다.

구글은 당신의 홍채를 원한다

콘택트 렌즈에 전자 기술을 도입하는 데 있어 가장 적극적인 기업은 베릴리(Verily)다. (구글은 작년에 알파벳 휘하의 여러 회사로 분리되었는데, 베릴리 라이프 사이언스(Verily Life Sciences)는 첨단 콘택트 렌즈를 개발하는 알파벳의 독립 계열사다.)


얼마 전에 출원된 특허에 따르면 최신 베릴리 스마트 콘택트 렌즈는 실제 안구에 삽입된다. 따라서 콘택트 렌즈보다는 외과적 임플란트에 가깝다.


과정은 다소 섬뜩하다. 우선 안구에서 수정체를 제거한다. 그 다음 눈에 유동체를 주입한다. 유동체는 응고되면서 눈의 수정체낭과 융착된다. 새로운 인공 수정체 안에 스토리지, 배터리, 센서, 무선 송수신기 등의 전자 부품이 들어간다. 이 인공 수정체는 빛을 망막으로 모으는 역할을 수행하면서 다양한, 인터랙티브한 방법으로 시력을 강화한다.


베릴리의 대표는 이 렌즈를 고안한 앤드류 제이슨 콘라드다.


베릴리는 스위스 제약 회사인 노바티스(Novartis)와 함께 당뇨병 환자가 자신의 혈당치를 추적할 수 있게 해주는 스마트 콘택트 렌즈도 개발 중이다. 또한 베릴리는 태양열 전원 콘택트 렌즈 기술에 대한 특허도 획득했다.

초인적 시력

가장 관심을 모으는 스마트 콘택트 렌즈의 기능은 안경 없는 시력 향상이다.


매디슨 위스콘신 대학 연구진은 눈의 초점을 순간적으로 맞출 수 있는 스마트 렌즈를 발명했다. 현재 딥 옵틱스(Deep Optics)라는 이스라엘 회사 제품으로 개발 중이다. 아이디어는 코끼리주둥이고기의 눈에 착안한 것이다. 렌즈의 전자 회로와 광 센서, 전원을 공급하는 태양열 전지는 모두 콘택트 렌즈 안에 위치한다. 센서가 눈의 초점을 맞출 시점이라고 판단하면 칩은 소량의 전류를 일으켜 렌즈의 초점 거리를 순간적으로 변경시킨다. 렌즈는 원시용으로 설계되었는데, 현재 대략 10억 명이 원시에 해당한다. 연구진은 이 기술이 상용화되려면 최소 5년이 필요하다고 밝혔다.


미시간 대학 과학자들은 병사 등에게 열 영상을 사용해 어두운 곳에 대한 시야를 제공할 수 있는 콘택트 렌즈를 개발 중이다. 이 기술은 탄소 원자 층인 그래핀(graphene)을 사용해 자외선을 포함한 빛의 전체 스펙트럼을 포착한다. 그래핀은 실리콘 미소전자기계시스템(MEMS)에도 사용된다. 예상했겠지만 이 프로젝트는 미군의 후원을 받고 있다.

구글 글래스 없는 구글 글래스

구글 글래스로 증강 또는 혼합 현실을 보거나 사진과 비디오를 촬영하는 기능은 좋은 아이디어였다. 그러나 문제는 얼굴에 구글 글래스를 걸쳤을 때의 우스꽝스러운 모습이었다. 그 기능을 모두 콘택트 렌즈에 넣는다면 어떨까?


소니는 비디오 촬영이 가능한 스마트 콘택트 렌즈에 대한 특허를 출원했다. 눈의 깜박임으로 조작하는 방식이다.


소니 특허에 따르면 렌즈의 센서는 무의식적인 깜박임과 의식적인 깜박임을 구분할 수 있다. (이 기능은 착용자가 윙크를 하면 사진을 촬영하는 구글 글래스 프로토타입에 있던 기능이다.) 렌즈는 의도적인 깜박임을 감지하면 동영상 촬영을 시작한다. 소니 콘택트 렌즈는 눈의 움직임을 전력으로 변환하는 압전기 센서로 구동되는 방식이다. 자동 초점 렌즈, CPU, 안테나, 렌즈 내 스토리지에 이르기까지, 현대 디지털 카메라의 모든 부품이 극소형으로 제작되어 들어간다.


삼성은 구글 글래스의 초소형 스마트 콘택트 렌즈 버전을 위한 기술로 한국 특허를 획득했다. 눈에 직접 비디오를 투영하는 초소형 디스플레이가 특징이다. 이 렌즈의 환경은 마이크로소프트 홀로렌즈(Hololens)나 매직 리프(Magig Leap)와 같은 혼합 현실에 가깝다. 소니 렌즈와 마찬가지로 카메라를 내장했으며 눈 깜박임으로 조작한다. 소니 카메라와 다른 점은 콘텐츠를 콘택트 렌즈 자체에 저장하지 않고 스마트폰으로 무선 전송해서 저장하고 처리한다는 점이다.


구글의 후원을 받고 10억 달러 이상의 투자를 유치한 비밀스러운 혼합 현실 신생 기업인 매직 리프도 스마트 콘택트 렌즈를 위한 특허를 출원했다. 이 회사가 출원한 특허 개념은 삼성과 비슷하다. 매직 리프는 이미 마이크로소프트 홀로렌즈와 비슷한, 컴퓨터로 생성된 이미지를 실제 시야에 주입하는 방식의 혼합 현실 헤드셋을 만들고 있다. 매직 리프의 새로운 특허는 거추장스러운 헤드셋 없이 이와 비슷한 기능을 하는 콘택트 렌즈에 관한 것이다. 매직 리프 특허에는 두 가지 프로세스가 기술되어 있다. 하나는 콘택트 렌즈에 이미지를 투사해 실제 세계에 가상의 물체를 표시하는 것이고, 다른 하나는 빛을 이용해 공간의 특정 지점에 "초점을 맞추는" 효과를 주는 것이다.

의료용 스마트 콘택트 렌즈

환자에게 도움이 되는 스마트 콘택트 렌즈도 개발되고 있다.


콜롬비아 대학 의료 센터 연구진은 환자의 녹내장이 빠른 속도로 진행될 경우 이를 감지할

수 있는 스마트 콘택트 렌즈를 개발 중이다. 환자는 24시간 동안만 렌즈를 착용하면 된다. 렌즈는 이 시간 동안 지속적으로 수정체의 곡률을 모니터링하고 이를 통해 의사는 질병의 진행 상황을 훨씬 더 효과적으로 파악할 수 있다.


메델라(Medella)라는 신생 기업은 포도당 측정 스마트 콘택트 렌즈를 개발 중이다. 이 제품은 렌즈에 내장된 센서와 초소형 칩을 사용해 포도당 수준을 모니터링하고, 블루투스를 통해 사용자 스마트폰으로 데이터를 전송한다. 베릴리 프로젝트와 비슷한 개념이다.


스마트 콘택트 렌즈 중에서 이러한 의료용 센서 콘택트 렌즈가 가장 먼저 상용화될 것으로 예상되며 상용화 시점은 2년 이내로 전망된다.


장기적으로 전자 제품은 끊임없이 소형화된다. 이 필연적인 소형화를 토대로 앞으로 온갖 형태의 전자 스마트 콘택트 렌즈 아이디어가 등장하게 되며, 그 중에는 우리가 아직까지 들어본 적 없는 아이디어도 있을 것이다.


스마트 콘택트 렌즈와 다른 웨어러블, 특히 히어러블(hearable) 기기와의 상호 작용도 기대해볼 수 있다. 이렇게 되면 스마트워치와 스마트폰이 가진 대부분의 기능을 눈에 띄는 전자 장비 없이 이용할 수 있게 된다.


이러한 미래는 생각보다 빠른 속도로 다가온다.


스마트 콘택트 렌즈 혁명은 눈을 깜박이는 매 순간 진행 중이다.


Mike Elgan