인천대, 스스로 작동하는 투명한 인공눈 개발

사람의 눈신경을 닮은 투명한 광전기소자

국내 연구진에 의해 사람의 눈신경을 닮은 투명한 광전기소자 (Photoelectric device)가 개발되었다.

인천대학교 차세대 에너지 융합연구소 연구팀은 최근 투명한 광전기소자를 이용하여, 사람의 눈신경 작용을 구현하는 투명 소자 (투명 눈신경 소자)를 세계 최초로 개발하였다고 밝혔다.

시각 장애를 가지고 있는 세계 인구는 3900만명 정도로 추산되며, 특히 망막색소변성증 (빛을 전기신호로 바꾸어서 눈신경에 전달하는 세포기능이 저하 질환) 인구는 150만명 정도로 추산된다.

기존 기술은 영상탐지장치를 기반으로 하여, 입사하는 영상을 전기신호로 바꾸어서, 수신기로 무선송신하여 신호를 전달하는 방식으로 전원정치와 정보 교환장치가 구성되어야 하며, 아직 시제품을 개발 중인 단계에 있다. 현재는 망막색소변성증 환자에게만 적용이 가능한 상용 제품이 출시되었지만, 1억 7천만원의 고가로 적용의 대상이 매우 제한적이다.

이번에 보고된 투명 눈신경 소자는 사람의 눈신경이 하는 기능을 그대로 구현한 것이 특징으로, 투명 눈신경 소자가 빛에 의한 자극을 전기에너지로 바꾸어서, 눈신경에 가해진 정보를 획득하는 방식이다. 투명 소자에 가해지는 빛의 세기, 강도, 반복의 횟수에 따라 비례하여 동작하는 것을 검증하여 투명 눈신경 으로써의 기반 기술을 갖춘 것으로 판단된다.

또한 이번에 개발된 투명 눈신경 소자는, 대면적 공정이 가능한 방식으로 비용 측면에서 상당한 장점을 가지고 있다. 특히, 입사하는 빛에너지를 소자의 동작전원으로 사용하여, 별도의 전원장치가 필요 없는 특징으로, 눈신경 장치를 기존보다 매우 간단히 구성할 수 있을 것으로 예상된다.

투명 눈신경 소자[자료=인천대]

이번 연구에서 Mohit Kumar 박사 (인천대학교 차세대 에너지 융합연구소 선임연구원)는 투명 광전기소자를 이용한 생체 기능기술을 개발했다.

Mohit Kumar 박사.[사진=인천대]

또한, 투명 눈신경 소자의 개발의 다음 단계로, 패턴 인식 연구를 진행하고 있으며, 이는 시각 정보를 처리하는 시각피질 (Visual Cortex)의 기능을 부여하는 완전한 ‘인공 눈 (Artificial eyes)’의 초석이 될 것이라고 밝혔다.

김 준동 교수 (인천대학교 전기공학과)는 본 연구는 빛-전기 에너지 교환에 대한 투명 소자에 관한 것으로 시작되었으며, 기존의 에너지, 전기/전자 소자 등의 범주를 넘어서 생체 공학 단계 (Bionic Stage)로 진입할 특화 기술이 될 것이라고 예측했다.

김준동 교수[사진=인천대]

이번 연구의 결과는 Advanced Materials (Impact factor: 21.95) 최신호에 발표되었으며, 국내외 특허출원을 준비 중에 있다.

인천대학교는 최근 수년간 혁신적인 연구를 발굴하여, 도전적이면서도 모험적인 시도를 지원하는 프로그램을 수행하고 있다. 본 연구의 결과를 비롯하여 다양하면서 특화된 선도 연구 기술이 발표될 것으로 예상한다고 밝혔다.