착용만으로 망막 질환, 기능 저하 확인...KAIST, 검사용 OLED 콘택트렌즈 최초 구현

무선 OLED 콘택트렌즈 모식도와 실제 기기

한국 연구진이 고정형 장비를 이용했던 기존 망막 진단 방식을 대체할, 초박막 유기발광다이오드(OLED) 탑재 무선 진단 기술을 개발했다. 근시 치료, 안구 생체신호 분석, 증강현실(AR) 시각 전달, 광 기반 뉴로자극 등 분야 응용이 기대된다.

한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 유승협 전기 및 전자공학부 교수팀이 우세준 서울대분당병원 교수, 한세광 포스텍 교수, PHI 바이오메드, 한국전자통신연구원(ETRI)과 공동연구로 이같은 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

이 기술은 큰 특수 광원 설치 없이 렌즈 착용만으로도 망막전위도(ERG) 검사를 수행할 수 있다. ERG는 유전성 망막질환 진단이나 망막 기능 저하 여부 등 검사에 폭넓게 활용되는데, 고정형 장비를 이용한다. 어두운 방 안에서 환자가 눈을 뜨고 정지 상태로 검사를 받아야만 했다. 공간적 제약이 크고 환자 협조가 필요해 피로 문제가 수반됐다.

연구팀은 초박막(약 12.5㎛) 유연 OLED를 ERG용 콘택트렌즈 전극에 집적하고, 무선 전력 수신 안테나와 제어 칩을 탑재해 독립 구동 시스템을 완성했다.

전력 전송에는 안정적인 무선 통신에 적합한 433메가헤르츠(㎒) 공진 주파수를 이용하고, 스마트폰과 연동되는 수면안대 형태 무선 컨트롤러를 구현해 사용 가능성을 높였다.

게다가 넓고 균일한 조사가 가능한 면광원인 OLED를 활용, 충분한 망막 반응을 유도했다. 기존 스마트 콘택트렌즈형 광원은 대부분 딱딱한 무기 LED를 활용했는데, 점광원이라 열 집적 문제에 취약해 사용 가능한 광량에 한계가 있었다.

실제 개발 렌즈는 비교적 낮은126니트(nit) 휘도에서도 안정적인 ERG 신호를 유도, 기존 상용 광원과 동등한 수준의 진단 신호를 확보했다.

동물실험 결과 OLED 콘택트렌즈를 착용한 토끼 눈에서 표면 온도가 27도 이하로 유지돼 각막에 열 손상을 주지 않았다.

유승협 교수는 “초박막 OLED의 유연성과 확산광 특성을 콘택트렌즈에 접목한 세계 최초 시도”라며 “기존 스마트 콘택트렌즈 기술을 빛을 이용한 접안형 광 진단·치료 플랫폼으로 확장하는 데 도움이 될 것”이라고 밝혔다.

이번 연구 성과는 ACS 나노에 지난 5월 1일 온라인 게재됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com