(왼쪽부터) 연세대 전기전자공학과 안종현 교수, 서울대 의과대학 정천기 교수, 홍콩 성시대 신경과학과 양성칠 교수, 연세대 전기전자공학과 슈 듀오, 홍주영 박사과정생
연세대학교 전기전자공학과 안종현 교수, 서울대학교 의과대학 정천기 교수, 홍콩성시대 (City University of Hong Kong) 양성칠 교수팀, ㈜지브레인 공동 연구팀이 새로운 반도체인 이황화몰리브덴(MoS2)을 활용해, 뇌 표면에서 나오는 작은 신호까지 선명하게 잡아낼 수 있는 유연한 뇌파 센서 개발에 성공했다.
지금까지는 뇌파를 측정할 때 주로 금속 전극으로 만든 단순 구조의 센서를 사용했다. 이는 전극 수가 많아질수록 배선이 복잡해져 넓은 뇌 영역을 동시에 정밀하게 관찰하는 데 한계가 있다. 이에 따라 뇌의 복잡한 신경망을 정확히 그려내거나 뇌 질환을 정밀하게 진단하는 것이 어려웠다.
이러한 문제를 해결하기 위해 연구팀은 얇고 잘 휘면서도 빠른 신호 처리가 가능한 새로운 뇌 센서를 개발했다. 이 센서는 이황화몰리브덴을 사용해 뇌 표면의 굴곡에 자연스럽게 밀착될 수 있으며, 트랜지스터가 집적된 능동형 방식 덕분에 배선 수를 크게 줄이면서도 초고해상도로 뇌 활동을 기록할 수 있다.
특히 이 센서는 신호를 크게 증폭할 수 있고 반응 속도가 매우 빠르므로(약 20나노초), 뇌의 청각 피질에서 발생하는 다양한 신호를 정밀하게 측정하는 데 성공했다. 쥐를 대상으로 한 실험에서는 소리 자극에 따른 뇌 반응을 세포 단위 수준으로 실시간으로 확인할 수 있었고, 4주 이상 장기 이식 상태에서도 안정적으로 작동해 안전성과 내구성을 입증했다.
앞으로 이 기술은 뇌전증, 뇌졸중, 파킨슨병과 같은 신경 질환의 정밀 진단과 치료뿐만 아니라, 뇌 신호로 재활 로봇 등 외부 기기를 제어하는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술 발전에도 크게 이바지할 것으로 기대된다. 향후 ㈜지브레인에 기술 이전을 통해 실제 임상 적용을 위한 심층 연구가 본격적으로 추진될 예정이다.
본 연구는 연세대 안종현 교수 연구팀(박사과정 슈 듀오, 홍주영)이 주도하였으며, 서울대 의과대학 정천기 교수 연구팀, 홍콩성시대학교(City University of Hong Kong) 양성칠 교수 연구팀, 그리고 ㈜지브레인이 참여한 국제 공동연구 및 산학 협력 연구로 수행됐다. 본 연구는 한국산업기술기획평가원의 알키미스트 프로젝트(Brain-to-X 개발) 지원으로 이뤄졌다. 연구 결과는 세계적 권위의 학술지인 '네이처 머티리얼스(Nature Materials, IF 38.5)'에 2026년 3월호에 게재됐다.
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