DGIST는 로봇공학전공 최홍수 교수 연구팀이 차세대 인공 와우(달팽이관) 핵심기술인 인공기저막을 세계 최초로 개발했다고 13일 밝혔다.

마찰전기 발생 원리를 이용해 달팽이관 기능을 모사한 인공기저막(TEABM)은 기존 인공 와우 한계를 극복할 전망이다. 연구팀은 아주대병원 장정훈 교수 연구팀과 함께 폴리이미드 필름과 알루미늄 필름 사이에서 발생하는 마찰전기로 달팽이관 주파수 분리 기능과 에너지 변환 기능을 구현했다.

또 동물실험으로 TEABM을 손상된 청력 복원에 활용할 수 있음을 증명했다. 외이·중이를 통해 전달된 소리신호는 달팽이관 내부에 있는 기저막의 물리적 특성에 의해 기계적으로 분리된다. 이어 달팽이관 유모세포를 움직여 생체전기신호를 만들어 청각 신경세포를 자극하고, 최종적으로 뇌에 전달된다. 연구팀은 마찰전기를 이용한 나노발전기술(TENG)을 인공기저막 제작에 적용했다. 폴리이미드 필름과 알루미늄 필름 사이에서 발생하는 마찰전기를 이용해 음성 영역 특정 주파수에 반응하도록 빔 폭, 길이 등을 설계한 TEABM을 만들었다. TEABM은 음성 영역에 해당하는 4KHz이하 음향 자극에 반응해 전기신호를 생성하고, 음향신호 주파수를 기계적으로 분리해 청신경을 자극하는 전기신호를 생성했다.

연구팀은 이 전기신호로 청력이 손상된 동물 청성뇌간유발반응을 측정한 결과 작동 주파수 영역이 음성 영역에 가깝고 감도가 7배 정도 높아 TEABM이 청력 복원을 위한 차세대 인공와우 장치 핵심기술로 사용될 수 있음을 증명했다.

최홍수 교수는 "TEABM은 배터리와 복잡한 전기신호 처리회로가 필요 없는 차세대 인공와우를 개발할 수 있는 핵심기술이다"며 "고도 난청 환자가 청력을 회복할 수 있도록 상용화 연구에 힘쓰겠다"고 말했다. 연구 성과는 바이오 소재 분야 국제학술지인 어드밴스드 헬스케어 머티리얼스(Advanced Healthcare Materials) 온라인판 9일 자에 실렸다.