인천대, 눈신경 닮은 광전기소자 개발… '인공눈' 상용화 눈앞



국내 연구진이 사람의 눈신경을 닮은 투명한 광전기소자(Photoelectric device) 개발에 성공했다. 인공눈 상용화가 눈앞으로 다가왔다.

23일 인천대에 따르면, 인천대 차세대 에너지 융합연구소 김준동 교수(전기공학과) 연구팀은 최근 투명한 광전기소자를 이용해 사람의 눈신경 작용을 구현하는 투명 소자(투명 눈신경 소자)를 세계 최초로 개발했다.

시각 장애를 가지고 있는 세계 인구는 약 3900만명으로 추산되며, 특히 망막색소변성증(빛을 전기신호로 바꿔 눈신경에 전달하는 세포기능이 저하디는 질병) 인구는 150만명 정도로 추산된다.

기존 기술은 영상탐지장치를 기반으로 입사하는 영상을 전기신호로 바꿔 수신시로 무선송신해 신호를 전달하는 방식이다. 전원장치와 정보 교환장치가 구성되어야 하고 아직 시제품은 개발 중인 단계다. 현재는 망막색소변성증 환자에게만 적용이 가능한 상용 제품이 출시됐지만, 1억7000만원의 고가로 적용 대상이 매우 제한적이다.

이번에 보고된 투명 눈신경 소자는 사람의 눈신경이 하는 기능을 그대로 구현한 것이 특징이다. 투명 눈신경 소자가 빛에 의한 자극을 전기에너지로 바꿔 눈신경에 가해진 정보를 획득하는 방식이다. 투명 소자에 가해지는 빛의 세기와 강도, 반복의 횟수에 따라 비례해 동작하는 것을 검증해 투명 눈신경으로서의 기반 기술을 갖춘 것으로 판단된다.



또 이번에 개발된 투명 눈신경 소자는 대면적 공정이 가능한 방식으로 비용 측면에서 큰 장점을 갖췄다. 특히 입사하는 빛에너지를 소자의 동작전원으로 사용해 별도의 전원장치가 필요없는 것도 특징으로, 눈신경 장치를 기존보다 매우 간단히 구성할 수 있을 것으로 보인다.

이번 연구에서 연구소 선임연구원을 맡고 있는 모힛 쿠마(Mohit Kumar) 박사는 투명 광전기소자를 이용한 생체 기능기술을 개발했다. 또 투명 눈신경 소자의 개발의 다음 단계로 패턴 인식 연구를 진행 중이다. 연구팀은 이번 연구가 시각 정보를 처리하는 '시각피질(Visual Cortex)'의 기능을 부여하는 완전한 인공 눈(Artificial eyes)의 초석이 될 것으로 기대하고 있다.

김준동 교수는 "이번 연구는 빛-전기 에너지 교환에 대한 투명 소자에 관한 것으로 시작됐으며, 기존의 에너지, 전기/전자 소자 등의 범주를 넘어서 생체 공학 단계(Bionic Stage)로 진입할 특화 기술이 될 것"이라고 예측했다.

이번 연구 결과는 어드벤스드 머티어리얼스(Advanced Materials) 최신호에 게재됐으며, 국내외 특허출원을 준비 중에 있다.

한편 인천대는 최근 수년간 혁신적인 연구를 발굴해 도전적이면서도 모험적인 시도를 지원하는 프로그램을 수행하고 있다. 이에 이번 연구 결과를 비롯해 다양하면서 특화된 선도 연구 기술이 발표될 것으로 기대되고 있다.