연세대·고려대·인천대 연구팀, 금속 없는 All-organic 기반 뇌 신경 삽입형 미세섬유전극 개발

뇌 조직처럼 부드러운 유기물 전극
차세대 뇌-기계 인터페이스(BMI) 길 열다

왼쪽 상단부터 연세대학교 원치형박사 / 인천대학교 조영욱 교수 / 고려대학교 권시연 학생 / 연세대학교 이태윤 교수 / 연세대학교 유기준 교수 / 고려대학교 조일주 교수/사진=인천대 홍보과 제공

연세대학교·고려대학교·인천대학교 공동 연구팀이 뇌 조직과 유사한 유연성을 지닌 '올오가닉(All-organic) PEDOT:PSS 섬유 미세전극(PFME)'을 개발, 차세대 뇌-기계 인터페이스(BMI) 기술의 가능성을 열었다고 20일 밝혔다.

이번 연구는 기존 실리콘 기반 전극의 단단한 특성으로 인한 뇌 손상과 염증 발생 문제를 해결하기 위해 추진됐다. 연구팀은 전도성 고분자인 PEDOT:PSS를 활용해 섬유 형태의 전극을 제작했으며, '아스코르브산+아세톤 Wet spinning' 공법을 통해 열처리 없이도 불필요한 성분을 제거하고 전도성 분자를 정렬시켜 기계적 유연성과 전기적 성능을 동시에 확보했다.

개발된 전극은 기존 섬유 전극 대비 수십 배 낮은 임피던스와 높은 전하 저장 용량을 보여 미세한 뇌 신호를 정밀하게 기록할 수 있다. 또한 굽힘 강도가 낮아 뇌의 미세한 움직임에 맞춰 유연하게 반응, 조직 손상을 최소화할 수 있는 장점이 확인됐다.

연구 결과는 다학제 분야 국제 저널 Science Advances(IF 12.5, JCR 8.5)에 게재됐다. 이번 연구는 연세대 전기전자공학과 이태윤 교수 연구팀(제1저자 원치형 박사), 유기준 교수, 인천대 조영욱 교수, 고려대 의과대학 조일주 교수 연구팀(제1저자 권시연 학생)이 참여한 융합연구로 진행됐다. 인천=주관철 기자