서울대 공동 연구팀, 이온 신호체계에서 발생하는 증폭 메커니즘 규명
이온 기반 생체 신호와 직접 연동하는 소자 구현 가능성 열어

서울대학교 공대(학장 차국헌) 재료공학부 선정윤 교수, 주영창 교수, 화학부 정택동 교수의 공동 연구팀이 이온 신호 체계에서 발생하는 증폭 메커니즘을 최초로 규명했다.

웨어러블 소자 제작 기술이 발전함에 따라 전자소자를 인체에 삽입시켜 생체 신호를 더욱 긴밀하게 얻기 위한 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 그러나 우리 몸은 전자가 아닌 이온의 흐름을 기반으로 한 신호 전달체계를 갖고 있어 신호 전달 효율에 대한 근본적인 한계가 있었다.

이에 공동 연구팀은 이온 전도성 물질인 하이드로젤을 기반으로 하여 외부 환경으로부터 발생하는 이온 신호를 직접적으로 받아들이는 소자 및 시스템을 구현해냈다. 이를 통해 생체 시스템에서 분출하는 이온의 양에 근접한 미세 이온 신호를 손실 없이 감지할 수 있다.

연구팀은 나아가 이온 신호 체계에서 발생하는 증폭 현상을 최초로 발견해 전기화학적, 광학적, 전산모사 등의 분석을 통해 체계적인 메커니즘을 규명하는 데 성공했다. 특히 연구팀이 제안한 방법은 생체에서 나오는 이온 신호를 직접 감지하고 증폭해 최종적으로 이온 신호의 형태로 전달할 수 있기에 우리 몸에서 발생하는 다양한 신호와 직접적인 연동이 가능하다는 것이 장점이다.

서울대 선정윤 교수는 “현재 제작된 이오닉 소자 위에 다양한 세포를 결합해 실제 생체 신호를 직접적으로 교류하기 위한 연구를 추가적으로 수행 중”이라며, “이를 통해 향후 생체 시스템과 인공 시스템 간 간극을 좁힐 수 있는 혁신적인 방법을 제시할 수 있을 것”이라고 전했다.

본 연구는 세계적인 학술지인 PNAS에 6월 20일자 온라인에 게재됐으며, 삼성 미래기술육성센터의 지원으로 진행되었다.