“망막검사가 저절로”…세계 최초 OLED 콘택트렌즈 개발

KAIST·분당서울대병원 등 공동
OLED, 머리카락보다 6~8배 얇아

OLED 컨택트렌즈를 개발한 KAIST 유승협(왼쪽) 교수와 심지훈 박사 [KAIST 제공]

국내 연구진이 어두운 공간에 고정형 장비를 이용했던 기존 망막 진단 방식을 대체할 ‘초박막 OLED(유기발광다이오드)’를 탑재한 무선으로 구동되는 차세대 안과 진단 기술을 개발했다.

KAIST는 유승협 전기및전자공학부 교수 연구팀이 우세준 분당서울대병원 안과 교수, 한세광 포항공대(포스텍) 신소재공학과 교수,파이바이오메드, 한국전자통신연구원(ETRI) 연구팀과 공동연구를 통해 OLED를 활용한 세계 최초 무선 콘택트렌즈 기반 웨어러블 망막 진단 플랫폼을 개발했다고 12일 밝혔다.

이 기술은 큰 특수 광원 설치 없이 렌즈 착용만으로도 망막전위검사를 수행할 수 있어, 기존 복잡한 안과 진단 환경을 획기적으로 간소화할 수 있다.

기존 ERG는 고정형 대형 망막전위도(ERG) 검사기를 이용해 어두운 방 안에서 환자가 눈을 뜨고 정지한 상태로 검사를 받아야만 했다. 이는 공간적 제약뿐 아니라 환자 피로도와 협조도의 문제를 수반했다.

공동 연구팀은 이 같은 한계를 극복하기 위해, 머리카락보다 6~8배 얇은 초박막 유연 OLED(두께 약 12.5㎛)를 ERG용 콘택트렌즈 전극에 집적하고, 무선 전력 수신 안테나와 제어 칩을 함께 탑재해 독립 구동이 가능한 시스템을 완성했다.

기존 빛을 눈에 쏘이도록 개발되고 있는 스마트 콘택트렌즈형 광원은 대부분 무기 LED를 활용했으나, 딱딱한 형태의 ‘무기 LED’는 점광원(한 점에서 너무 강하게 빛이 나옴) 특성으로 인해 열 집적 문제에 취약하므로, 사용 가능한 광량에 한계가 있을 수 밖에 없다.

이에 반해 OLED는 면광원으로, 넓고 균일한 조사가 가능하며 저휘도 조건에서도 충분한 망막 반응을 유도할 수 있다. 실제 이번 연구에서는 비교적 낮은 밝기의 126니트(nit)의 휘도 조건에서도 안정적인 ERG 신호를 유도, 기존 상용 광원과 동등한 수준의 진단 신호를 확보했다.

동물실험 결과 OLED 콘택트렌즈를 착용한 토끼의 눈에서 표면 온도가 27도 이하로 유지돼 눈을 덮고 있는 각막에 열로 인한 손상을 주지 않았고, 고온 다습한 환경에서도 빛을 내는 성능이 유지됨으로써 실제 임상 환경에서도 유효하고 안정적인 ERG 검사 도구가 될 수 있음을 입증했다.

유 교수는 “초박막 OLED의 유연성과 확산광 특성을 콘택트렌즈에 접목한 것은 세계 최초의 시도”라며 “이번 연구는 기존 스마트 콘택트렌즈 기술을, 빛을 이용한 접안형 광 진단·치료 플랫폼으로 확장하는데 도움이 될 것이다. 디지털 헬스케어 기술 확대에 도움이 될 수 있으면 좋겠다”고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘에이시에스 나노(ACS Nano)’ 온라인판에 지난 5월 1일 게재됐다. 구본혁 기자