중국 연구진, ‘눈 감아도 보이는’ 적외선 콘택트렌즈 개발

콘택트렌즈

베이징, 2025년 5월 23일 — 인간의 가시영역을 뛰어넘어 800~1 600 나노미터 대역의 적외선까지 감지할 수 있는 콘택트렌즈가 중국과 미국 공동 연구진에 의해 탄생했다. 전원 공급 장치 없이도 작동하며, 눈을 감은 상태에서도 모스 부호처럼 깜빡이는 신호를 식별할 수 있을 만큼 민감도가 높다.
 
연구의 주축은 중국과학기술대(USTC)·매사추세츠의대·난징대 등으로, 팀은 Cell 誌에 실린 논문에서 업컨버전(Up-conversion) 나노입자를 의료용 연성 고분자 렌즈 내부에 균일하게 분산시키는 데 성공했다고 밝혔다. 이 입자는 낮은 에너지의 근적외선 광자를 여러 개 흡수한 뒤 가시광선(380~750 nm) 한 개로 재방출해, 외부 전력 없이도 ‘빛 번역기’ 역할을 수행한다.

기존 야시장비는 광증배관과 배터리가 필수라 헬멧급 무게를 피하기 어려웠다. 새 렌즈는 직경 수십 μm 수준의 나노입자가 직접 빛을 변환하므로 두께와 질량을 기존 콘택트와 동일 수준으로 유지한다. 시험 착용자는 평상시 시력에 영향을 받지 않으면서도 적외선 LED가 보내는 방향·점멸 패턴을 즉시 판독했다.

흥미로운 대목은 “눈을 감을 때 시인성이 더 좋아진다” 는 결과다. 근적외선은 눈꺼풀을 쉽게 투과하지만 가시광 노이즈는 차단되기 때문에, 망막에 도달하는 ‘순수 적외선’의 신호대잡음비(SNR)가 오히려 상승한다. 

연구팀은 나노입자 합성 조건을 조절해 808 nm→초록, 980 nm→파랑, 1 532 nm→빨강으로 ‘색상 매핑’도 구현했다. 덕분에 착용자는 동일한 영상에서도 적외선 파장을 색으로 구분할 수 있어, 예컨대 구조 현장에서 화염·연기 속 물체를 빠르게 식별하거나 위조 방지 패턴을 판독할 수 있다. BBC Science Focus는 “향후 특정 파장을 녹색으로 변환하면 적녹색약자의 색 인지 한계를 보완할 수 있다”는 가능성에 주목했다.

다만 한계도 뚜렷하다. 입자가 망막과 너무 가까워 산란이 커지고, 현재 민감도는 강한 LED급 광원에 최적화돼 자연열(遠적외선)을 탐지하기엔 부족하다.  이를 보완하려고 팀은 동일 재료로 얇은 안경형 필름을 제작해 해상도를 높였지만, 무게·두께 장점을 완전히 유지하려면 추가 연구가 필요하다.

그럼에도 전문가들은 “무전원·무배터리 적외선 시야 확보” 자체가 야간 작전·재난 구조·자율주행 LiDAR 보정 등 다목적 혁신을 예고한다고 평가한다. 가디언은 “전 스펙트럼 감각 확장이 인간 경험을 물리적 한계 밖으로 밀어 올릴 것”이라고 전했다. 타임스 역시 “불투명한 연기·안갯속에서 방향 정보를 실시간 교신하는 군사·소방 응용”을 주목했다.

업계도 촉각을 곤두세우고 있다. 중국 스타트업과 글로벌 광학 기업들은 이미 특허 맵을 분석 하며 ‘AR 헤드셋+적외선 콘택트’ 결합 전략을 검토 중이다. 연구팀은 “입자 양자효율을 10배 높이면 열 영상 수준의 장면도 볼 수 있다”며 소재 과학자·광학 설계자의 협력을 공개 제안했다. 

결국 이번 성과는 ‘배터리 없는 나이트비전’이라는 공상과학적 아이디어를 실험실 밖 현실 기술로 끌어낸 첫걸음이다. 빛과 눈 사이의 번역기를 렌즈 두께 안에 집어넣은 이 작지만 야심 찬 플랫폼이, 인간 감각의 다음 챕터를 어떻게 써 내려갈지 주목된다.