연세대, 인간 시각의 한계 너머를 보다, 근적외선 인식 인공망막 개발

- 가시광선과 근적외선 동시 감지하는 이식형 장치 구현

- 뇌와 기계를 연결하는 신경 인터페이스 플랫폼으로 확장 기대

근적외선 감지 인공망막의 구조 및 이식 개념도. (자료제공: 한국연구재단)

가시광선과 근적외선에 대한 망막의 반응 원리. (자료제공: 한국연구재단)

보이지 않던 근적외선을 ‘보는’ 시대가 열렸다. 기존의 시각 복원 기술을 넘어, 인간이 가진 감각의 한계를 기술적으로 확장하는 인공망막 기술이 구현됐다.

한국연구재단(이사장 홍원화)은 연세대학교 박장웅 교수 연구팀이 근적외선을 전기 신호로 변환해 망막 신경을 자극함으로써, 가시광선과 근적외선을 동시에 인식할 수 있는 이식형 인공망막 장치를 개발했다고 4월 15일 밝혔다.

근적외선(Near-Infrared)은 가시광선보다 파장이 길고 에너지가 낮은 빛(약 750~2,500nm). 사람의 눈에는 보이지 않지만, 열 정보 등을 담고 있어 야간 감시장비 등에 널리 활용하고 있다.

인간을 포함한 포유류는 무지개색인 가시광선(400~700nm 파장대)만 볼 수 있으며, 이보다 파장이 길고 에너지가 낮은 근적외선은 인식하지 못한다. 

근적외선은 야간 투시경이나 드론의 표적 탐지 등에 쓰이는 빛으로, 이를 볼 수 있다면 어둠 속에서도 사물을 식별하는 등 새로운 감각을 얻게 된다. 지금까지의 ‘인공망막(Artificial Retina)’은 시력을 잃은 환자의 시력을 되찾아주는 복원 기술에 머물러 있었으나, 연구팀은 이를 진화시켜 시각적 한계를 뛰어넘는 혁신적인 기술을 선보였다.

연구팀은 근적외선을 감지해 전기 신호로 바꾸고 망막 신경을 자극하는 초소형 인공망막 장치를 개발했다. 이 장치는 근적외선을 잡아내는 ‘포토트랜지스터’, 가시광선은 투과시키고 근적외선만 선별하는 ‘초박막 필터’, 그리고 안구 조직에 밀착되는 유연한 ‘3차원 액체금속 전극’으로 구성된다. 

실험 결과, 장치를 착용한 쥐가 보이지 않는 근적외선 빛에 반응해 움직이는 모습이 포착되어, 새로운 시각 정보가 뇌에 성공적으로 전달됨이 확인됐다.

이번 연구는 단순히 시력을 복원하는 수준을 넘어, 인간이 태어날 때부터 가졌던 감각을 기술로 확장하는 ‘인간 증강’의 초석을 마련했다는 평가를 받는다. 

박장웅 교수는 “기존 시력과 새로운 시력이 동시에 작동하는 시스템을 세계 최초로 구현했다는 점에서 기술적 가치가 높다”며 “향후 야간 감시, 국방, 의료 진단 등 다양한 분야는 물론 뇌와 기계를 연결하는 신경 인터페이스 플랫폼으로의 확장이 기대된다”고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 바이오·의료기술개발사업의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 전자소자 분야 국제학술지 ‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)’에 4월 13일 게재됐다.

[Ceramic Korea (세라믹뉴스)=이광호 ]