강홍기(뒤쪽) 교수와 홍웅기 석사졸업생.[DGIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 대구경북과학기술원(DGIST) 정보통신융합전공 강홍기 교수팀이 효율적인 뇌신경 신호 측정을 위한 새로운 박막형 뇌신경 전극 소자를 개발했다. 이 소자는 투명한 특성을 지녀, 현재 각광받는 광학 관련 뇌공학 기술과 혼용이 가능할 뿐만 아니라, 유연한 특성을 활용한 다양한 곡면구조 적용도 가능, 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 극복하기 위해 강 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 연구팀이 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.

강홍기 교수는 “이번 연구를 통해 개발한 투명하면서도 유연한 초박막 금속 신경 전극 개발 기술은 광-전자 하이브리드 뇌-기계 인터페이스의 새로운 핵심 기술”이라면서 “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.

이번 연구결과는 관련 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 11월 21일 온라인 게재됐다.