DGIST 공동연구팀 주도
인간의 뇌와 외부 기계를 연결할 수 있는 고효율 ‘뇌신경 탐침’을 대구경북과학기술원(DGIST) 정보통신융합공학전공 장재은 교수, 최지웅 교수, 뇌·인지과학전공 문제일 교수, 에너지시스템공학전공 이윤구 교수로 이뤄진 공동연구팀이 개발했다고 3일 밝혔다. 이번에 개발한 뇌신경 탐침은 2차원 물질인 그래핀과 나노와이어 기술을 접목해 제작됐으며, 저항이 낮고 생물학적 안전성이 높다.
뇌-기계 인터페이스 기술은 전기 자극을 통한 뇌질환 치료, 장애인을 위한 로봇팔과 로봇다리 같은 인체 결합 기술, 인간과 기계와의 직접적 정신 교류 등을 위한 기본적이고 필수적인 기술이다.
하지만 뇌-기계 인터페이스를 위해 기존에 개발된 뇌신경 탐침은 마이크로기술과 실리콘 물질 기반으로 높은 전기저항, 인간의 뇌신호 획득과 전기 자극 전달에 적합하지 않은 딱딱한 구조 등의 문제점을 갖고 있다.
연구팀은 기존의 탐침이 높은 전기저항으로 인해 미세한 뇌신경 신호 탐지가 어렵고, 구조적 접합 문제에 따른 수명이 짧다는 단점을 해결하기 위해 그래핀과 나노와이어 기술 기반의 뇌신경 탐침을 개발했다.
연구팀이 개발한 뇌신경 탐침은 산화아연(ZnO) 나노와이어를 전극 구조에 적용해 뇌신호 주파수 영역에서 낮은 전기저항을 띄고 있어 미세한 뇌신호 측정이 가능하고 신호 획득 효율이 높다는 것이 특징이다.
또 그래핀 물질 기반의 신호 전송 케이블을 활용해 전극 연결구조가 유연한다. 뇌와 같은 연약한 부위에서 전기신호를 안전하게 획득할 수 있으며, 전도성 폴리머를 이용해 전기적 특성과 생체 안전성을 개선했다.
연구팀은 “뇌신경 탐침은 뇌졸중과 같은 뇌 질환 치료를 위한 전기신호 획득 및 자극에 활용될 수 있으며, 이를 기반으로 인간과 기계를 결합하는 다양한 인터페이스 기술에 적용될 것”이라고 말했다.
