적외선으로 뇌 자극 장치 골라 작동…무게 0.5g까지 낮춰

경북대학교 신효근 교수 연구팀이 810㎚와 950㎚ 적외선에 각각 반응하는 광트랜지스터를 활용해, 원하는 뇌회로의 신경자극 장치만 선택적으로 작동시키는 초경량 무선 플랫폼을 개발했다. 적외선 자체를 제어신호로 사용해 블루투스와 RF 통신, 마이크로컨트롤러 등 복잡한 무선통신 회로를 제거한 것이 핵심이다.

연구팀은 특정 파장의 빛을 받으면 전류가 흐르거나 전기적 특성이 바뀌는 광트랜지스터를 장치에 적용했다. 광학필터로 서로 다른 적외선 사이의 간섭도 줄여 한 실험공간에서 해당 신호에 맞는 시스템만 독립적으로 구동했다. 경두개 직류자극 장치는 배터리 포함 약 1.2g, 고정부 포함 약 1.4g이었고 심부뇌자극 장치는 0.5g 이하로 제작됐다.

기존 무선 신경조절 장치는 통신과 제어를 위한 회로 때문에 크기와 무게가 늘어나 자유롭게 움직이는 동물의 자연스러운 행동을 방해할 수 있었다. 새 플랫폼은 장시간 적외선을 조사해도 온도 상승이 거의 없었으며, 실험공간 전체에 빛을 균일하게 비추면 생쥐의 위치와 무관하게 안정적으로 제어됐다. 생쥐 운동피질 M2를 자극한 실험에서는 두 자극 방식 모두 뚜렷한 회전행동이 나타났고, 위치와 방식에 따라 행동 변화가 달라졌다.

연구팀은 여러 적외선 파장을 쓰는 다중 채널 시스템으로 확장해 복수의 뇌 영역을 독립적으로 제어할 계획이다. 우울증과 파킨슨병, 뇌전증 등 신경계 질환을 겨냥한 전자약과 차세대 무선 뇌-컴퓨터 인터페이스 개발에도 활용한다는 구상이다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받은 이번 연구는 국제학술지 ‘마이크로시스템즈 앤드 나노엔지니어링’에 2026년 7월 24일 온라인 게재됐다.