KPI뉴스 - 포스텍 연구팀, 3D 채널 바이오 반도체로 초고속 생체신호 측정 성공

  • 흐림상주15.6℃
  • 흐림성산19.6℃
  • 흐림해남16.1℃
  • 흐림서산14.8℃
  • 흐림영월16.6℃
  • 흐림통영15.6℃
  • 흐림금산15.1℃
  • 비서귀포19.4℃
  • 비포항17.7℃
  • 비여수16.6℃
  • 흐림인천16.5℃
  • 흐림봉화13.5℃
  • 흐림광주15.4℃
  • 흐림구미17.0℃
  • 흐림정읍15.1℃
  • 흐림영덕15.4℃
  • 흐림완도16.2℃
  • 흐림고흥16.1℃
  • 흐림군산16.5℃
  • 흐림대전17.8℃
  • 흐림장수13.0℃
  • 흐림영천15.1℃
  • 흐림문경14.9℃
  • 흐림남원14.6℃
  • 흐림영광군14.3℃
  • 흐림강화13.7℃
  • 흐림양평15.2℃
  • 흐림장흥15.8℃
  • 흐림청송군14.1℃
  • 흐림수원15.3℃
  • 흐림함양군14.5℃
  • 흐림이천15.1℃
  • 흐림추풍령14.5℃
  • 흐림속초13.7℃
  • 흐림보은15.9℃
  • 흐림임실14.9℃
  • 흐림북춘천13.2℃
  • 흐림의성14.9℃
  • 흐림남해16.1℃
  • 흐림거창14.3℃
  • 흐림전주16.5℃
  • 흐림원주16.0℃
  • 흐림순창군14.3℃
  • 흐림고창군14.7℃
  • 흐림파주12.4℃
  • 흐림충주17.1℃
  • 흐림북강릉13.4℃
  • 비흑산도16.4℃
  • 흐림거제15.6℃
  • 흐림춘천13.7℃
  • 흐림의령군14.6℃
  • 흐림대관령10.3℃
  • 비부산16.7℃
  • 흐림고창14.8℃
  • 흐림울진16.8℃
  • 흐림경주시14.9℃
  • 흐림합천15.3℃
  • 흐림고산17.7℃
  • 흐림홍성15.0℃
  • 흐림양산시16.2℃
  • 흐림부여15.0℃
  • 흐림동해14.7℃
  • 흐림철원13.4℃
  • 흐림보성군15.7℃
  • 흐림홍천14.2℃
  • 흐림제천14.2℃
  • 비제주19.0℃
  • 흐림북창원16.3℃
  • 비울산15.5℃
  • 흐림진도군15.5℃
  • 흐림울릉도17.0℃
  • 흐림산청14.4℃
  • 비창원15.9℃
  • 흐림진주14.2℃
  • 흐림보령16.4℃
  • 흐림인제13.0℃
  • 흐림부안15.3℃
  • 비목포16.2℃
  • 흐림광양시15.3℃
  • 흐림동두천14.3℃
  • 흐림영주15.0℃
  • 흐림순천14.1℃
  • 흐림북부산16.5℃
  • 흐림김해시15.3℃
  • 흐림태백12.6℃
  • 흐림강진군16.1℃
  • 맑음백령도13.0℃
  • 흐림안동15.7℃
  • 흐림세종15.9℃
  • 흐림천안14.5℃
  • 흐림정선군13.7℃
  • 흐림서울16.5℃
  • 흐림대구15.8℃
  • 흐림강릉14.7℃
  • 흐림청주18.7℃
  • 흐림밀양15.7℃
  • 흐림서청주15.4℃

포스텍 연구팀, 3D 채널 바이오 반도체로 초고속 생체신호 측정 성공

장영태 기자 Google구글에서 선호하는 출처로 추가
기사승인 : 2025-09-30 09:57:19
신경 인터페이스 기술의 핵심 플랫폼 활용 기대 고조
연구 성과, 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스' 게재

포스텍 연구팀이 신경 신호를 보다 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 새로운 전자 소자를 개발했다.

 

▲ 포스텍 정성준 교수. [포스텍 제공]

 

포스텍은 정성준 교수 연구팀이 부경대 송강일 교수, UNIST 권지민 교수와 공동 연구를 통해 유기전기화학 트랜지스터 증폭 성능과 대역폭 간 근본적인 트레이드 오프(trade-off) 관계를 극복하는데 성공했다고 30일 밝혔다.

 

이번 연구는 국제 학술지인 '사이언스 어드밴시스'에 게재됐다.

 

신경은 매우 빠르게 전기 신호를 주고받는다. 특히 말초 신경은 근육이나 피부 등 몸 구석구석과 연결되어 있어, 미세하지만 중요한 신호를 전달한다. 이런 신호를 분석하면 뇌·신경 질환 연구나 치료 기술개발에 큰 도움이 된다.

 

'유기전기화학 트랜지스터(OECT)'는 이런 신호를 잡는 데 적합한 소자다. 전해질 속 이온이 유기 반도체 채널 전체로 들어가 트랜지스터를 작동시키기 때문에 높은 증폭 능력과 낮은 전력으로 구동할 수 있으며 생체친화적이다.

 

그러나 문제점도 있었다. 채널이 두꺼워질수록 신호를 증폭하는 능력은 높아지지만 이온이 이동하는 길이가 길어져 동작 속도가 느려지면서 신호를 빠르게 잡지 못했다.

 

▲ 평면 구조와 3차원 구조 기반 유기전기화학 트렌지스터의 모식도 및 동작 메커니즘. [포스텍 제공]

 

연구팀은 유기 반도체 채널에 나노 구조를 넣어 전해질 속 이온이 채널 전 방향에서 들어오도록 3차원 구조를 설계했다. 이렇게 하면 채널 표면적이 늘어나고 이온 이동 경로가 짧아져 채널이 두꺼워져도 빠른 동작과 높은 증폭 성능을 동시에 얻을 수 있다.

 

또한 상용 전도성 고분자 재료와 기존 반도체 공정을 활용해 신뢰성이 높고 대량 생산에도 적합한 소자를 만들었다. 이를 유연한 박막 기판 위에 집적해 생체 삽입용 신경 프로브를 제작하고 쥐의 좌골 신경에 부착해 외부 자극에 따른 고주파 신호를 측정하는 실험도 성공적으로 수행했다.

 

실험결과, 기존 평면 구조 채널 소자와 달리 연구팀이 개발한 소자는 kHz(킬로헤르츠) 수준의 미세한 말초 신경 신호를 정확하게 잡아낼 수 있었다. 이는 향후 정밀 신경 신호 측정과 차세대 생체 의료 기기 개발에 활용될 가능성이 크다.

 

정성준 교수는 "이 기술은 특정 재료나 공정에 국한되지 않아 다른 기술과 결합하면 성능을 더욱 향상할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

 

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr

 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]