왼쪽부터 이정협 DGIST 전기전자컴퓨터공학과 교수, 김근하 박사후연수연구원. DGIST 제공움직임이 심한 상황에서도 심전도나 뇌파 같은 생체신호를 정확하게 측정할 수 있는 초소형 반도체 칩이 개발됐다.대구경북과학기술원(DGIST)은 이정협 전기전자컴퓨터공학과 교수팀이 웨어러블 환경에서 생체신호를 안정적으로 측정하는 초저전력·고해상도 아날로그-디지털 변환기(ADC) 핵심 기술을 개발하고 반도체 칩으로 만들어 동작 검증까지 마쳤다고 16일 밝혔다. 연구 결과는 '반도체 올림픽'으로 불리는 학회 '국제고체회로설계학회(ISSCC) 2026'에서 발표됐다.스마트워치 같은 웨어러블 기기로 생체신호를 측정할 때 가장 큰 걸림돌은 사용자의 움직임이다. 심전도나 뇌파 신호는 매우 미세하다. 사용자가 움직이면 피부와 전극의 접촉 상태가 변하면서 신호보다 수백 배 큰 간섭이 생긴다.문제를 해결하려면 측정 회로가 잡음은 적으면서 넓은 범위의 신호를 받아들여야 하고 동시에 전력 소모도 극히 적어야 한다. 세 가지 조건은 회로 설계상 서로 충돌하는 특성이라 동시에 만족시키기가 매우 어렵다.연구팀은 미세한 생체신호를 디지털 데이터로 바꾸는 과정에서 온도 등 외부 요인으로 생기는 불규칙한 잡음을 측정에 영향을 주지 않는 영역으로 밀어내 걸러내는 새로운 회로 구조를 제안했다. 복잡한 보정 기술이나 큰 부품 없이도 공정 조건이나 온도 변화에 흔들리지 않는 저잡음 성능을 달성했다.만들어진 칩은 1볼트 전압에서 6.3마이크로와트(μW, 100만분의 1와트)의 극히 적은 전력으로 작동하며 크기는 약 0.16제곱밀리미터(mm²)에 불과하다.연구팀은 칩으로 실제 눈 움직임, 근육 활동, 뇌파, 심전도 등 네 종류 생체신호를 측정하는 데 성공했다. 뇌파 실험에서는 눈을 감았을 때 나타나는 알파파가 뚜렷하게 관측됐고 큰 움직임 간섭이 있는 상황에서도 심전도 파형을 정상적으로 복원했다.이정협 교수는 "격렬한 움직임 조건에서도 생체신호 측정의 핵심 요구사항을 동시에 만족하는 혁신적인 회로 구조를 제시했다"며 "장시간 건강 모니터링은 물론 고정밀 의료기기 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.이정협 교수팀은 최근 5년간 ISSCC 바이오메디컬 분야에서 주저자 기준 5편의 논문을 발표하며 세계 최다 발표 연구 그룹에 올랐다.
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