연합뉴스 보도자료

우리나라가 본격적인 고령화 사회로 진입하면서 뇌졸중, 치매, 파킨슨, 알츠하이머, 난청 등의 노인성 신경질환 환자는 갈수록 증가할 것으로 예상되고 있으며 삶의 질이 향상됨에 따라 예전에는 불편함을 참고 살았던 신경관련 질환 환자들이 치료 방법을 적극적으로 찾아 나서고 있어 신경질환 진단 및 치료와 관련된 신기술이 급속히 창출되고 있다.

신경질환 관련 기술은 크게 신경제약, 신경진단, 신경소자 기술로 나눌 수 있는데 이러한 신경기술 분야 중 가장 주목을 받고 있는 분야는 NT-IT-BT가 융합되어 시너지 효과를 극대화할 수 있는 신경소자 기술 분야이다. 특히 나노와이어를 이용한 신경소자에 대한 연구는 전 세계적으로 아직 초기단계이며 다양한 분야의 공동연구가 필수적인 길목기술이다. 즉, 신경세포보다 훨씬 작은 나노와이어를 이용해 신경 신호를 검출하거나 발생시키는 나노기술, 이러한 나노기술을 신경계와 조합해 신호를 분석하는 바이오기술, 신경소자를 통해 신경신호를 제어·전달하는 IT기술이 유기적으로 결합돼야 하는 것이다.

최근 신경질환 진단 및 치료와 관련된 신기술 개발이 고령화 사회의 대안으로 떠오르면서 연세대학교 신경과학기술 파이오니어 융합연구단(박승한 단장)이 주목받고 있다. 이곳은 물리, 화학, 재료공학, 전자공학, 의학, 생리학, 민간기업, 국책연구소 등의 다양한 전문가로 구성된 15명의 핵심 연구 인력을 포함해 30여명의 연구진이 기술개발에 매진하고 있다. 박승한 단장은 신경소자의 개발과정에서 선행돼야 하는 '신경세포의 신호이동과 신경소자와 신경세포 간의 자극전달 과정 규명'을 담당한다. 최헌진 연세대 신소재공학과 교수는 신경신호와 호환이 가능한 나노와이어 신경소자를 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 신경에 손상을 주지 않는 실리콘 소재를 만드는 기술도 최 교수의 몫이다. 민간기업인 아이쓰리시스템은 검출된 신경신호를 양방향으로 전달할 수 있는 신경프로세서의 원천기술 개발을 맡고 있다. 이 회사는 향후 원천기술의 산업화에 대한 연구도 진행하고 있다.

현재까지 개발된 신경소자는 신경세포들의 크기와 비슷한 수십 마이크로미터 크기를 갖고 있어 삽입 시 신경세포에 치명적인 손상을 주는 문제점이 있고, 치료 또한 단일 소자에 의한 단순한 전기 자극에 그치고 있어 신경 질환의 근본적인 치료에는 한계가 있다. 예를 들어, 난청의 치료에 쓰이는 인공와우는 가장 진보된 신경소자 중의 하나 지만, 실제로 환자가 느끼는 소리는 몇 개의 주파수만으로 청각세포를 자극하기 때문에 소리의 구분이 어려우며 음색의 구별은 현재로는 불가능한 상황이다. 또한 시각치료 소자로서 수십 년간 연구해 온 인공각막의 경우도 현재로서는 밝고 어두운 정도의 구분만 가능하며 물체의 인식은 요원한 상태이므로, 시신경 및 신경 기관을 대체할 수 있는 신경소자 기술의 개발이 절실히 요구되고 있다.

이에 신경과학기술 융합연구단은 신경손상을 최소화하고 신경세포가 살아있는 상태에서 신경신호를 검출/조절/자극할 수 있는 생체 친화형 지능형 나노-바이오 신경소자 기술 개발에 매진하고 있다. 특히 다수의 나노 와이어와 반도체 고집적기술을 이용하여 손상된 신경세포에 지능적인 전기적 자극을 줄 수 있는 획기적인 신경소자를 개발함으로써, 기존의 기술로는 불가능한 신경 기능의 재생 및 치료 기술을 개발함과 동시에 이를 이용한 신경치료 분야를 개척하고 있다.

박 단장은 "나노 크기의 소자를 만들 수 있는 소재가 필요하고, 이를 살아있는 신경에 붙여 신호를 직접 측정해야 하기 때문에 한 사람이, 한 연구소가 할 수 있는 일이 아닙니다. 각 분야의 다양한 팀으로 구성돼 있는 만큼 가장 중요한 것은 '소통'입니다. 기술을 조합한다고 해서 융합이 이뤄지는 게 아니라 자신의 전문분야라도 다른 연구원의 쓴 소리를 받아들일 수 있는 '열린 생각'으로 학제 간 높은 벽을 허물고 서로 넘나들어야 합니다. 특히 공동연구의 가치를 공유하는 것이 가장 중요합니다"라고 강조했다.

연구단이 개발하고 있는 소자는 신경의 일부를 절개하고 특별하게 개발한 소자를 삽입해 단절된 신경을 자생적으로 연결 복원시킨다. 개발에 성공한다면 청각장애 치료뿐 아니라 치매나 파킨슨병 등 노인성 신경질환, 척추신경 마비와 같은 신경마비 관련 질환, 발기부전과 같은 성기능 장애 등에 획기적인 돌파구를 마련할 수 있을 것으로 기대된다.

박승한 교수는 1988년 미국 Arizona 대학교의 Optical Sciences Center에서 박사학위를 취득한 후 미국 펜실베니아의 Pittsburgh 대학에서 조교수로 재직하면서 반도체 양자 우물과 양자점 구조와 같은 반도체 나노구조의 선형, 비선형 광특성과 초고속 광스위칭 소자로서의 응용에 대한 연구를 진행했다. 2006년∼2008년 교육과학기술부의 'BK21 물리 및 응용물리사업단' 단장을 역임한 후 현재는 연세대학교 물리학과 교수로 재직하면서 융합연구단을 이끌고 있다.

박승한 단장은 "신경 재생 및 치료 등의 새로운 시장 창출과 그 응용성은 무한하기 때문에 기술개발에 성공할 경우 원천 융합기술의 확보는 물론, 신 시장 창출 효과가 엄청납니다. 이 기술이 1차적으로 적용될 수 있는 신경기술과 관련된 세계시장은 50억 달러에 육박할 것으로 추정되고 있습니다. 이 기술은 기존 시장을 뒤엎는 신개념, 신기능의 와해적인 기술이며 앞으로도 신경소자 산업의 판도를 바꿀 수 있는 새로운 원천기술을 확보할 수 있도록 연구개발에 최선을 다 할 것입니다"라고 의지를 표했다.

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출처 : YNews 보도자료