로봇 팔다리로 생활하는 세상이 가까워졌다

DGIST, 말초신경-기계 연결장치 개발
토끼 다리에 신경인터페이스 적용 성공
팔다리 절단 환자 재활 등에 기여할 듯

하이브리드 생체 신경 인터페이스 형성을 위해 절단된 신경에 신경인터페이스를 감싸고, 버클 구멍에 머리부분을 삽입하여 인터페이스를 고정시킨 후 180도 접어서 신경을 감싸준다. 떼어낸 근육 절편을 이식된 신경인터페이스와 신경을 감싼 후 재생을 통해 재생말초신경인터페이스를 형성한다. DGIST 제공

[파이낸셜뉴스] 공상과학(SF) 영화에 나오는 로봇 팔과 다리를 가진 인간이 나올 수 있는 세상이 점점 가까워지고 있다. 대구경북과학기술원(DGIST) 로봇및기계전자공학과 이상훈 교수는 인간의 말초신경과 기계를 연결하는 장치를 개발했다고 26일 밝혔다. 이 장치를 토끼 다리에 적용해 하이브리드 생체 신경인터페이스가 가능하다는 것을 입증했다.

이상훈 교수팀은 이 기술이 향후 절단환자의 신경보철을 통한 재활 및 삶의 질 향상에 크게 기여 할 것으로 기대하고 있다.

연구진은 물리적 수술을 통해 형성하는 생물학적 인터페이스인 재생적 말초신경 인터페이스(RPNI)와 기존의 공학적 말초신경인터페이스(PNI)를 결합한 하이브리드 생체 신경 인터페이스를 개발했다. 이 연결장치는 형상기억폴리머(SMP)를 사용하고 신발끈처럼 신체에 입히는 물체를 고정하는 지지대 '버클 스트랩'을 모방해 만들었다. 연구진은 "이렇게 만들어진 RPNI는 절단된 신경에 쉽고 빠른 이식을 가능하며, RPNI 형성 후 근육과 신경에 동시 접촉이 가능하다"고 설명했다.

이렇게 만들어진 하이브리드 생체 신경 연결장치를 토끼 다리에 적용해 양방향 신경 자극과 기록을 위한 소자의 기능성 평가를 진행했다.

그 결과 장기간 삽입을 통한 고품질의 신경 및 근육 기록 획득에 성공했다. 특히 최대 29주까지 장기간 삽입해 활용할 수 있다는 것도 보여줬다. 또한 토끼의 실시간 신경신호와 근육 신호를 이용해 로봇다리의 발바닥쪽 굽힘 운동을 시뮬레이션해 그 정확도를 향상시켜 보다 정밀한 바이오닉 상하지 제어가 가능하다는 것을 확인했다.

이상훈 교수는 "이번 연구결과는 이미 임상에서 검증되어 의료현장에서 시행되고 있는 생체학적 인터페이스(RPNI) 기술과 말초신경과의 완벽한 양방향 커뮤니케이션을 추구하는 말초신경인터페이스(PNI) 기술의 결합 및 응용 가능성을 보여준 매우 의미있는 결과"라고 말했다. 이어서 "향후 말초신경을 통한 실제 팔다리에 가까운 바이오닉 사지 구현 가능성을 보여줄 것으로 기대한다"고 덧붙였다.

한편, 연구진은 서울아산병원 성형외과팀과 공동 연구를 통해 개발한 하이브리드 생체 신경 연결장치를 재료과학 및 융합연구 분야의 우수 학술지인 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 발표했다.
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