DGIST 연구팀이 개발한 뇌신경 탐침 모식도(위)와 실제 제작된 뇌신경 탐침 /사진=DGIST최근 인간의 뇌와 외부 기계를 연결하는 기술 개발이 활발하다.
뇌-기계 인터페이스 기술은 전기 자극을 통한 뇌 질환 치료, 장애인을 위한 로봇팔 등 인체 결합, 인간과 기계와의 직접적 정신 교류 등에 쓰인다. 하지만 뇌-기계 인터페이스를 위해 기존에 개발된 뇌신경 탐침은 마이크로기술과 실리콘 물질로 만들어져 높은 전기저항, 인간의 뇌신호 획득과 전기 자극 전달에 적합하지 않은 딱딱한 구조 등의 문제점을 갖고 있었다.
이번에 국내 연구진이 그래핀과 나노와이어 기술 기반의 뇌신경 탐침을 개발, 이 같은 문제를 해결했다.
대구경북과학기술원(DGIST)의 정재은 교수팀이 개발한 뇌신경 탐침은 산화아연(ZnO) 나노와이어를 전극 구조에 적용해 뇌신호 주파수 영역에서 낮은 전기 저항을 띄고 있어 미세한 뇌신호 측정이 가능하고 신호 획득 효율이 높다는 것이 특징이다.
또한, 그래핀 물질 기반의 신호 전송 케이블을 활용해 전극 연결구조가 유연해 뇌와 같은 연약한 부위에서 전기신호를 안전하게 획득할 수 있으며, 전도성 폴리머를 이용해 전기적 특성과 생체 안전성을 개선했다.
연구팀은 이번에 개발한 고효율 뇌신경 탐침은 뇌졸중과 같은 뇌 질환 치료를 위한 전기신호 획득 및 자극에 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 장재은 교수는 “앞으로 무선 기능의 탑재 등으로 인간과 기계가 보다 편리하게 연결될 수 있도록 후속 연구를 진행할 계획”이라고 말했다.
장재은 교수팀은 DGIST 정보통신융합공학전공 최지웅 교수, 뇌·인지과학전공 문제일 교수, 에너지시스템공학전공 이윤구 교수와 융합연구팀을 구성해 뇌신경 탐침을 개발했다.
DGIST 미래선도형특성화연구사업의 지원을 받은 이번 연구 결과는 미국화학회(ACS)에서 발간하는 재료과학 분야 국제학술지 ‘ACS 어플라이드 머티리얼즈 & 인터페이스’ 3월 17일자 온라인 판에 게재됐다.
정재은 DGIST교수/사진=DGIST
