↑↑ DGIST 정보통신융합전공 강홍기 교수(뒤), 홍웅기 석사졸업생(앞).

DGIST 정보통신융합전공 강홍기 교수팀이 효율적인 뇌신경 신호 측정을 위한 새로운 박막형 뇌신경 전극 소자를 개발했다. 개발된 소자는 투명한 특성을 지녀, 현재 각광받는 광학 관련 뇌공학 기술과 혼용이 가능할 뿐만 아니라, 유연한 특성을 활용한 다양한 곡면구조 적용도 가능해, 향후 최신 뇌-기계 인터페이스 기술 개발 및 응용에 획기적으로 기여할 것으로 기대된다.

최근 뇌공학 기술은 기존에 활용되던 전기적 뇌신호 측정 및 자극 기술에서 광유전학처럼 빛을 이용해 뇌신호 측정 및 자극이 가능한 광-전자 하이브리드 기술로 발전 중으로, 향후 뇌의 전기적 신호를 읽고, 빛을 이용한 뇌신경 회로 조절 및 뇌질환 치료 인터페이스 기술 개발에 큰 영향을 주고 있다. 하지만 이러한 개발에 필요한 투명하면서도 유연한 신경 전극 소재 개발은 제작 공정 방법이 복잡해, 소재 측면의 한계가 큰 문제로 지적돼 왔다.

이러한 문제점을 극복하고자, DGIST 강홍기 교수팀은 10㎚(나노미터) 미만의 아주 얇은 두께의 초박막 금으로 만든 전극을 활용해 투명하면서도 매우 유연한 뇌신경 전극 구조를 개발하는데 성공했다. 기존 제작 방식을 그대로 활용해 대량생산에도 큰 무리가 없게끔 개발된 전극은 최대 77%의 높은 투과도와 5Ω/sq(옴스퀘어) 미만의 우수한 전도도를 가질 뿐만 아니라, 1mm의 곡률로 휘어질 정도로 유연한 특성을 지닌다.

또한 강홍기 교수팀은 개발한 전극의 전기화학적 특성과 투명한 특성이 세포 이미징 관련 연구 및 개발에 있어 기존 전극 대비 여러 측면에서 그 우수성을 확인했다. 이는 향후 뇌-기계 인터페이스 기술을 통해 뇌신경의 전기적 신호에 대한 연구를 통해 신경 보철 동작, 뇌질환 치료 등 뇌 관련 분야에서 다양하게 쓰일 수 있을 것으로 기대된다.

DGIST 정보통신융합전공 강홍기 교수는 “이번 연구를 통해 개발한 투명하면서도 유연한 초박막 금속 신경 전극 개발 기술은 광-전자 하이브리드 뇌-기계 인터페이스의 새로운 핵심 기술이다”며, “새로운 형태의 뇌-기계 인터페이스 기술 적용 및 투명한 바이오 센서, 웨어러블 기기 등의 새로운 개념의 바이오전자 소자 실용화에 활용 될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

본 연구는 DGIST 일반사업에 의해 수행됐으며, 제1저자인 정보통신융합전공 홍웅기 석사과정생의 주도로, 스웨덴 명문대학인 웁살라 대학교(Uppsala University) 임상신경생리학 전문가인 신경과학과 안나 로스테트 푼가(Anna Rostedt Punga) 교수팀과 국제 공동 연구로 진행됐다. 이번 연구 성과는 관련 분야 국제학술지인 ‘Advanced Functional Materials’에 지난달 21일 온라인 게재됐다.
윤기영 기자