▲ 호주 시드니공대 연구팀이 BMI에 적용 가능한 건식 센서를 개발했다.(사진=시드니공대)

호주 시드니공대 연구팀이 ‘뇌-기계 인터페이스’(BMI·brain-machine interfaces)에 활용할 수 있는 건식 센서를 개발했다고 3일(현지 시각) 밝혔다. 이 건식센서를 헤드밴드에 장착하면 로봇을 생각만으로 제어할 수 있다.

시드니공대 연구팀은 기존의 끈적거리는 전도성 젤(gel)에 의존하지 않는, 3D 패턴 구조의 건식 센서를 개발하고, 헤드밴드에 통합했다. 이 건식 센서는 머리카락이나 머리의 굴곡에 상관없이 뇌의 전기적인 활동을 측정할 수 있다.

의사들은 그동안 머리 표면에 특수 전극을 이식하는 방식으로 뇌파신호(EEG·electroencephalography)를 해독하거나 신경 질환을 진단했다. EEG를 활용하면 의족, 로봇, 비디오 게임 등 외부 장치를 제어하는 ‘뇌-기계 인터페이스’ 기술도 개발할 수 있다. 하지만 대부분의 비침습 기술은 두피를 자극하고, 알레르기 반응을 유발할 수 있는 끈적거리는 젤을 활용한다. 일부 과학자들은 그래핀과 같은 나노물질을 활용하기도 하지만 평평하고 벗겨지는 특성을 갖고 있어 사람의 둥근 머리에는 적합하지 않다.

▲ 건식 센서를 헤드밴드에 삽입하는 모습

▲ 8개의 센서를 헤드밴드에 장착했다.

▲ 건식 센서의 구조

시드니공대 연구팀은 이를 개선하기 위해 끈적거림 없이 뇌의 활동을 정확하게 모니터링할 수 있는 다결정 그래핀 기반 3D 센서를 개발했다. 이 센서는 약 10센티미터 두께의 서로 다른 모양과 패턴을 갖고 있는 다수의 3D 그래핀 코팅 구조물로 이뤄졌다. 특히 육각형의 패턴이 후두부의 굴곡지고 머리카락이 많은 표면, 즉 뇌의 시각 피질이 위치한 머리의 밑부분에 가장 잘 작용하는 것으로 나타났다. 연구팀은 8개의 센서를 탄성이 있는 헤드밴드에 통합해 머리 뒤쪽에 고정시켰다. 또한 증강현실(AR) 헤드셋과 결합해 4족 보행 로봇의 동작을 제어했다.

연구팀은 이 센서가 기존의 습식 센서만큼 잘 작동하지는 않았지만, 뇌-기계 인터페이스의 응용을 확장하는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이번 연구 성과는 전문 학술지인 ‘ACS Applied Nano Materials’에 발표됐다.