뇌-기계 연결 기술 실용화 성큼… ‘고효율 뇌신경 탐침’ 개발

2017.04.03 19:19

뇌의 신경신호를 전기신호로 바꾸기 위해 인간의 뇌에 직접 연결하는 ‘뇌신경 탐침’을 국내 연구진이 새롭게 개발했다. 기존 뇌신경 탐침에 비해 성능이 월등하고 인체 안전성도 높은 것이 장점이다. 두뇌와 각종 기계장치를 직접 연결할 수 있는 ‘뇌-기계연결 기술’ 실용화를 한층 더 앞당길 수 있을 것으로 보인다.

 

대구경북과학기술원(DGIST) 정보통신융합공학전공 장재은·최지웅 교수팀은 같은 학교 뇌·인지과학전공 문제일 교수, 에너지시스템공학전공 이윤구 교수팀과 공동으로 저항이 낮고 생물학적 안전성이 높은 새로운 뇌신경 탐침 개발에 성공했다고 3일 밝혔다.

 

인간의 뇌 신호를 이용해 생각만으로 각종 기계장치를 조종하려는 시도는 과거부터 있었다. 의수나 의족을 조종하거나, 하반신 마비 환자의 다리 기능을 대신할 입는 로봇(웨어러블 로봇) 제작에 응용할 수 있기 때문이다. 그러나 뇌 신호를 안정적이고 확실하게 획득하기 어려워 연구의 걸림돌이 돼 왔다.

 

뇌 신호를 측정하는 방법은 여러 가지가 있지만 뇌신경 탐침이 가장 확실한 방법으로 꼽힌다. 그러나 지금까지 개발됐던 뇌신경 탐침은 실리콘 물질을 기반으로 만들었기 때문에 전기 저항이 높은데다 잘 구부러지지 않았다. 미세한 뇌신경 신호 탐지가 어렵고, 기억이나 사고를 담당하는 뇌 부위를 다치게 할 확률도 높다. 수명이 짧다는 것도 단점으로 지적돼 왔다.

 

DGIST 연구진은 차세대 신소재로 꼽히는 그래핀과 나노와이어 기술을 접목해 새로운 뇌신경 탐침을 만들었다. 산화아연(ZnO)을 극도로 가늘게 뽑아낸 것으로, 기존 탐침에 비해 뇌신호 주파수 영역에서 전기저항이 100배 이상 낮아 미세한 뇌신호 측정도 가능하다. 자유자재로 휘는 성질이 있어 뇌와 같은 연약한 부위에서 전기신호를 안전하게 획득할 수 있다.

 

연구진은 이번에 개발한 탐침이 각종 인체연결용 로봇 연구 등에 두루 쓰일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또 뇌졸중과 같은 뇌 질환 치료를 위한 전기신호 획득 및 자극에도 활용할 수 있어 의료발전에도 큰 공헌을 할 수 있을 것으로 보인다.

 

장재은 교수는 “고효율 뇌신경 탐침 제작기술은 인간과 기계가 물리적, 정신적으로 교류해야 하는 4차 산업혁명 시대에 한층 더 주목받게 될 것”이라며 “앞으로 무선 기능의 탑재 등을 통해 인간과 기계가 보다 편리하게 연결될 수 있도록 후속 연구를 진행할 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 미국화학회(ACS)가 발간하는 재료과학 국제학술지인 ‘ACS 어플라이드 머티리얼즈 & 인터페이스(ACS Applied Materials & Interfaces)’ 3월 17일자 온라인 판에 게재됐다.

 

DIGST 제공
DIGST 제공

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