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세상에 없던 최소형 완전 무선 뇌 임플란트 구현하다
인간의 뇌에는 약 1,000억 개의 뇌세포가 존재하며, 이들이 주고받는 화학·전기 신호는 대부분의 정신 기능을 만들어 낸다. 이러한 신호를 정밀하게 읽어내기 위한 뉴럴 임플란트 기술은 신경퇴행성 질환 연구와 치료에 필수적이다. 우리 대학과 국제 연구진이 뉴럴 임플란트는 단순한 소형화·경량화를 넘어, 기존에 가능하리라 예상만 되었던 완전 무선 초소형 임플란트를 실제로 구현하는데 성공했다.
우리 대학은 신소재공학과 겸직교수이자 난양공대(NTU) 전자과 소속인 이선우 교수 연구팀이 미국 코넬대 알로이샤 모나(Alyosha Molnar) 교수팀과 공동으로, 소금 결정보다도 작은 100 마이크로미터(µm) 이하 초소형 무선 뉴럴 임플란트 ‘MOTE(Micro-Scale Opto-Electronic Tetherless Electrode)’를 개발했다고 27일 밝혔다. 연구팀은 이 임플란트를 실험용 생쥐의 뇌에 이식해 1년간 안정적으로 뇌파를 측정하는 데 성공했다.
뇌 속에서는 눈에 보이지 않는 미세한 전기 신호들이 끊임없이 오가며 우리의 기억, 판단, 감정 등 다양한 정신 활동을 만들어낸다. 이러한 신호를 인체 외부에서 연결선 없이 직접 측정하는 기술은 뇌 연구와 치매나 파킨슨병과 같은 신경질환 치료의 핵심으로 주목받아 왔다.
그러나 기존 임플란트는 두꺼운 유선 구조로 인해 뇌 속에서 움직이며 염증을 유발하고 시간이 지나면 신호 품질이 저하되며 크기와 발열 문제로 장기 사용에 제약이라는 한계를 갖고 있었다.
연구팀은 이를 극복하기 위해 기존 반도체 공정(CMOS)을 기반으로 초소형 회로를 제작하고, 자체 개발한 초미세 마이크로 LED(µLED)를 결합해 장치를 극도로 소형화했다. 또한 생체 환경에서도 오래 버틸 수 있도록 특수 표면 코팅을 적용해 내구성을 크게 향상시켰다.
그 결과 개발된 MOTE는 두께 100 µm 이하, 부피 1 나노리터 이하로 머리카락보다 얇고 소금 알갱이보다 작은 크기로, 현재까지 보고된 무선 뉴럴 임플란트 중 세계적으로 가장 작은 수준이다.
MOTE의 또 다른 특징은 배터리가 필요 없는 완전 무선 시스템이라는 점이다. 이 장치는 외부에서 들어오는 빛을 받아 전력을 생성하고 뇌파를 감지한 뒤 그 정보를 펄스 위치 변조(PPM) 방식으로 빛 신호에 실어 다시 외부로 전송하는 구조다.
이 방식은 에너지 소비를 획기적으로 줄이고 발열 위험을 최소화하며 배터리 교체가 필요 없어 장기간 사용이 가능하게 만든다.
연구팀은 초소형 MOTE를 생쥐 뇌에 이식해 1년간 장기 실험을 수행했다. 그 결과, 장기간 정상적으로 뇌파를 측정했고 임플란트 주변에서 염증 반응이 거의 발생하지 않았으며 장치 성능 저하도 관찰되지 않았다.
이는 초소형 무선 임플란트가 생체 내부에서 장기적으로 정상 기능을 유지할 수 있음을 최초로 명확히 보여준 사례로 평가된다.
이선우 교수는 “이번에 개발된 뉴럴 임플란트는 단순한 소형화·경량화를 넘어, 기존에 가능하리라 예상만 되었던 완전 무선 초소형 임플란트를 실제로 구현한 데 가장 큰 의의가 있다”며, “이를 통해 무선 뉴럴 임플란트 개발과 사용의 과정에서 제기돼 온 알려진 문제(known unknowns) 뿐 아니라, 실제 개발 과정에서 새롭게 드러나는 미지의 문제(unknown unknowns)까지 해결할 수 있는 기술적 가능성을 입증했다”고 말했다.
이어 “이 기술은 앞으로 뇌과학 연구뿐 아니라 신경계 질환 모니터링, 장기 기록 기반의 치료 기술 개발까지 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
이번 연구 결과는 세계적 학술지 네이처 일렉트로닉스 (Nature Electronics) 11월 3일 자 온라인판에 게재됐다.
※ 논문명: A subnanolitre tetherless optoelectronic microsystem for chronic neural recording in awake mice, DOI: https://doi.org/10.1038/s41928-025-01484-1
이번 연구는 미국 국립 보건원 National Institutes of Health (NIH), 싱가폴 난양 공대, 싱가폴 National Research Foundation, 싱가폴 교육부 그리고 the ASPIRE League Partnership Seed Fund 2024 의 지원으로 수행되었고, 특수 공정들은 미국의 National Nanotechnology Coordinated Infrastructure (NNCI)의 일원인 Cornell NanoScale Facility와 난양공대의 Nanyang NanoFabrication Centre에서 이루어졌다.
2025.11.27 조회수 1194 -
亞 5개 연구중심대학, KAIST서 ‘E-올림픽’ 개최
중국 칭화대 등 아시아 상위 5개 연구중심대학이 참여하는 대규모 국제 학생축제가 KAIST에서 열린다.
KAIST(총장 강성모)는 7일(목)부터 9일(토)까지 3일 동안 KAIST에서 아시아 연구중심대학 학생축제인 '어스파이어 리그 E-올림픽(ASPIRE League E-Olympics)’을 개최한다고 밝혔다.
‘어스파이어 리그'는 KAIST(총장 강성모 ․ 한국), 홍콩과기대(총장 토니챈 ․ 홍콩), 난양공대(총장 버틸앤더슨 ․ 싱가포르), 동경공대(총장 미시마 요시나오 ․일본), 칭화대(총장 천지닝 ․ 중국)등 아시아 Top 5 연구중심대학이 참여하는 과학기술연구대학공동체로 대학 간 공동연구 활성화를 위해 지난 2009년 설립됐다.
올해로 6회째 열리는‘어스파이어 리그’는 지난해까지 학술 교류 이외에 실질적인 학생 교류 프로그램이 없어 아쉬움이 있었다.
이에 따라 지난 7월 중국 칭화대에서 열린‘2014 어스파이어 리그 포럼’에서 KAIST가 제안한 학부생 문화 교류 프로그램인 ‘E-올림픽’ 추진을 논의하고 8월 개최를 확정했다.
대학별로 30여 명씩 총 150명이 참석하는 이번 행사는 첫 대회임을 감안해 ▲학술 ․ 스포츠 교류 ▲ KAIST 우수 연구실 방문 ▲KAIST 동아리 공연 ▲글로벌 창업 특강 등 문화교류와 인적 네트워크 강화를 위한 프로그램으로 구성됐다.
학술 ․ 스포츠 행사로는 E-스포츠(League of Legend), 과학퀴즈대회 등 과학기술 관련 경기와 드래곤 보트, 릴레이 레이스, 농구 등의 스포츠 경기가 펼쳐진다.
이어 ▲전기차 아마딜로를 개발 중인 이모빌리티(E-mobility) 연구소 ▲생체 이미지와 세포신호를 연구 중인 바이오 이미징 & 셀 시그널링 (Bio-Imaging and Cell Signaling) 연구소 ▲세상에서 가장 빨리 달리는 로봇을 연구하는 메카트로닉스(Mechatronics Systems and Control) 연구소 ▲무인기 연구를 진행하는 씨프랜드(C-Friend) 연구소 등을 방문해 KAIST의 생생한 연구 현장을 보여줄 계획이다.
또 8일 저녁 장영신 학생회관에서 KAIST 댄스 동아리 일루션 등 5개 동아리가 참여하는 콘서트를 개최해 KAIST의 학생 문화를 보여주며 회원대학 간 친목을 도모하는 시간도 갖는다.
이밖에 ‘글로벌 네트워킹을 통한 기업가정신’을 주제로 글로벌 창업에서의 인적 네트워크의 중요성을 강조하는 특별강연도 열린다.
KAIST는 향후 아시아 연구중심대학과의 학부생 교류를 지속적으로 확대할 계획이다. 이를 통해 학생들이 글로벌 리더로서의 문화적 소양과 균형감을 익히고 글로벌 협력 문화를 경험 할 수 있도록 지원한다는 계획이다.
이번 행사를 주관하는 유창동 KAIST 국제협력처장은 “이번 E-올림픽은 아시아 최고 과학 두뇌들과 폭넓은 인맥을 구축할 수 있는 기회”라며 “아시아의 미래를 책임질 학생들이 경쟁보다는 협력을 통해‘새로운 아시아’를 함께 꿈꿔보는 시간이 되기를 바란다 ”라고 말했다.
※ 용어설명 ASPIRE : Asian Science and Technology Pioneering Institutes of Research and Education의 약자로 ‘아시아 과학기술 연구대학 공동체’를 의미
2014.08.07 조회수 15492 -
아시아 과학 두뇌들의 축제 열린다!
<좌측부터 홍콩과기대, KAIST, 난양공대, 동경공대, 칭화대 로고>
오는 8월, 아시아 톱5 연구중심대학 학생들이 역량을 겨루고 문화를 교류하는 E-Olympic이 KAIST서 열린다.
이를 위해 홍콩과기대, 난양공대, 동경공대, 칭화대, KAIST 등 5개 대학 학생 대표단은 지난 20일 KAIST에 모여 ‘ASPIRE E-Olympic(가칭)’ 개최를 결정하고 오는 8월 열리는 첫 대회를 위한 세부 사항을 의논했다.
이번 올림픽의 키워드는 ‘화합’과 ‘경쟁’이다. 올림픽이라는 이름에 걸맞게 대학별 대항전이 펼쳐진다. 종목은 인공지능(AI programming) 대회, 주사전자현미경(SEM) 사진 콘테스트 등 과학기술 관련 경기로 꾸려질 예정이다. 또 각 대학 학생들이 교류할 수 있는 문화행사도 준비된다.
KAIST를 비롯한 아시아 톱5 연구중심대학은 2009년부터 과학기술대학이 상호협력을 통해 공동발전을 모색하는 ‘아시아과학기술연구대학공동체(ASPIRE, Asian Science and Technology Pioneering Institutes of Research and Education)’를 운영해 왔다. 기존의 ASPIRE 포럼은 위의 부총장 단과 대학원생이 모여 교육과 연구 성과를 교류하는 행사였다. 이번 행사는 교류를 학부생까지 확대하기 위해 기획됐다.
김요섭 KAIST 학부총학생회 부회장은 “앞으로 아시아 톱5 연구중심대학 총학생회들과 MOU를 맺어 대학생 다보스포럼 형태로 발전시켜 나가고 싶다”며 “ASPIRE를 세계 최고의 대학리그로 발전시키는 것을 목적으로 E-Olympic을 후원하며 다방면의 교류를 이루어 나갈 것”이라고 포부를 밝혔다.
2014.02.24 조회수 18185 -
서남표 총장, 스웨덴 국왕 초청 국제행사 참가
- 21~22일, ‘국제총장포럼’ 및 ‘왕립 교수 심포지엄’ 참가 -
- ‘KAIST 국제화’를 주제로 국제총장포럼에서 대표 강연 -
서남표 총장이 21일~22일 이틀 간 스웨덴 스톡홀름 쉐라톤 호텔과 스웨덴 국왕 왕실에서 개최되는 국제행사에 참가해 "KAIST 국제화"를 주제로 강연한다
이번 행사는 스웨덴 국제연구 및 고등교육협력재단(STINT)이 주최하는 ‘국제총장포럼’과 스웨덴 왕실이 주최하는 ‘스웨덴 왕립 교수 심포지엄’으로 각각 나눠져 개최된다.
스웨덴 정부가 미래 국가경쟁력 강화방안 중 최우선 과제로 대학의 경쟁력 강화와 국제화를 꼽고 전 세계 국제화 선도대학 총장단을 초청해 국제행사를 개최하는 배경에는 ‘스웨덴 대학의 국제 경쟁력이 곧 스웨덴의 미래 경쟁력이다’라는 인식 때문이다.
첫날인 21일 개최되는 국제총장포럼에는 서남표 총장을 포함해, 싱가포르 버틸 앤더슨(Bertil Andersson) 난양공대 총장 등 모두 5명이 강연자로 초청됐으며 스웨덴 고등교육청장 등 현지 대학 관계자 15명도 참석한다.
포럼을 주최한 스웨덴 국제연구 및 고등교육협력재단(STINT)은 전 세계에서 가장 빠르게 국제화를 선도하는 이들 대학 총장단을 초청해 ‘국제화를 위한 대학의 전략-비전과 실행’이라는 주제로 발표와 토론을 진행한다.
이번 국제총장포럼은 ▲ KAIST 서남표 총장이 ‘KAIST 국제화 : 목표, 전략, 도전 및 성과’라는 주제발표를 시작으로 ▲ 싱가포르 난양공과대학 버틸 앤더슨(Bertil Andersson) 총장이 ‘싱가포르 국제대학으로서 난양공과대학’, ▲ 미국 오하이오주립대 윌리엄 부르스타인(Willianm Brustein) 부총장이 ‘세계와 교류하는 대학, 오하이오 주립대’ 라는 주제로 발표한다.
이어 ▲ 홍콩대 조셉 성(Joseph Sung) 총장의 ‘국제화 또는 글로벌화를 위한 중국대학의 전략’ ▲ 동경대학 아키히코 타나카(Akihiko Tanaka) 부총장의 ‘동경대학의 국제화 전략’ 에 대한 주제발표와 함께 토론이 이어진다.
서 총장은 다음날인 22일에는 스웨덴 국왕 왕실이 주관하는 ‘왕립 교수 심포지엄’에도 참가해 KAIST 구성원이 기여하고 발전시킬 수 있는 지속가능한 과학기술의 주요 분야를 파악하고 스웨덴 정부기관 및 대학과의 협력이 가능한 방안에 대해서도 논의할 예정이다.
왕립 교수 심포지엄은 ‘환경문제 해결을 위한 과학의 역할’이란 주제로 개최되며 칼 구스타프 16세 스웨덴 국왕은 모두발언을 통해 ‘미래 문제해결을 위한 환경 과학의 중요성’에 대해 직접 연설할 예정이다.
서 총장 이어 23일 스톡홀름 월드트레이드센터에서 개최되는 ‘신개념 전기차 충전 워크숍’에 참가해 KAIST가 개발 중인 무선전력전송기술의 개념과 개발경험을 소개하고 참석자들과 토론을 진행한다.
이번 워크숍에는 스웨덴 산업에너지통신부장관, 스웨덴 교통행정부장관, 볼보트럭 관계자, 스웨덴 자동차업체 관계자 등 스웨덴 학계‧산업계‧정부관계자 20여명이 참석한다.
KAIST 관계자는 “서남표 총장의 이번 스웨덴 방문은 KAIST 국제화 성과를 대표적 북유럽 국가인 스웨덴 학계‧정부‧산업계에 알릴 소중한 기회”라며 “ 한국과 스웨덴간의 과학기술 및 학술교류에 KAIST가 선도적 역할을 해나갈 것”이라고 말했다.
서 총장은 이밖에 작년 12월 KAIST에 약 20억원을 선뜻 기부한 한국전쟁 참전 종군 간호사 출신 쉐스틴 요나손 여사(88세) 부부를 만나 감사의 뜻도 전할 예정이다.[끝]
2012.03.19 조회수 18657 -
2010 세계 연구중심대학 총장회의 개최
- 11일(월) 서울 웨스틴 조선호텔, 국내·외 유명대학 총장 등 40여명 참석
- 과학기술시대를 이끌어 갈 연구중심대학의 역할 토의
우리학교는 오는 11일(월) 오전 9시 서울 웨스틴조선호텔 그랜드볼룸에서 세계 연구중심대학 총장회의를 개최한다.
이번 회의에는 미국 조지아공대, 덴마크공대, 이스라엘공대, 호주 퀸즈랜드 대학, 일본 동경공대, 싱가폴 난양공대, 말레이시아공대, 홍콩과기대를 비롯한 15개국 24개 해외대학 총장 및 부총장 등 30여명과 한양대, 한동대 총장, 국내 기업 및 협회관계자, 정부 관료 등 총 40여명의 국내·외 인사가 참석한다.
올해로 제3회째를 맞는 이번 회의는 세계를 선도하는 연구중심대학의 총장단과 국내 산·학·연·관의 리더들이 모여 21세기 연구중심대학이 나아가야 할 방향에 대해 심도 있는 토의를 진행한다.
서남표 총장의 개회사로 시작하는 이번 회의에는 이기준 한국과학기술 총연합회 회장이 축사를 할 예정이며 이주호 교육과학기술부 장관이 만찬사를 맡았다.
이번 회의는 ‘과학기술시대를 이끌어 갈 연구중심대학의 역할 : 기대와 성과’라는 주제 아래 덴마크 공과대학(Technical University of Denmark) 라스 팔레슨(Lars Pallesen)총장의 ‘21세기 차세대 글로벌시민 교육 : 글로벌 세계에서의 학생 유동성’, 미국 NASA 달과학기관(NASA Lunar Science Institute) 이본 펜들턴(Yvonne Pendleton) 연구소장의 ‘NASA 달과학기관과의 국제협력 기회’, 호주 퀸즈랜드대학(Queensland University of Technology) 마틴 실런스(Martin N. Sillence) 총장의 ‘차세대 연구대학에 필요한 장·단기 교직원 개발’ 등에 관한 주제발표와 토론으로 진행된다.
서 총장은 “이번 총장 회의는 과학기술시대를 이끌어 갈 연구 대학의 대표자들이 함께 모여 대학들에 주어진 도전 과제를 공유하고 해결방안을 모색해 인류의 더 나은 미래를 약속하는 계기가 될 것”이라고 말했다.
한편, 성공적인 회의 개최를 위해 현대자동차, 포스코, 삼성중공업 등 국내 굴지의 대기업에서 후원했다.
2010.10.06 조회수 23186