머리에 미세 전류 자극 기술, 수면 장애 등 질환 해결 수단으로 성큼

[스타트업 레이다] 비침습적 뇌 자극 기술의 진화

뇌에 미세한 전기 신호를 보내 신경 활동을 조절하는 ‘두개 전기 자극 기술’이 저변을 넓히며 일상 속 기술로 성큼 들어오고 있다. 불면, 스트레스 등으로 고민하는 사람들의 불편을 해결할 수단으로 주목받는 것이다.

◇ 뇌에 전기 신호 보내는 기술

전자약은 약물 대신 전기나 자기장 등 물리적 자극으로 신경계 활동을 조절하고 질환을 치료하거나 증상을 개선하는 기술이다. 자극 부위와 작동 방식에 따라 여러 종류로 나뉜다. 그중 비침습적 뇌자극을 뜻하는 NIBS(Non-Invasive Brain Stimulation)는 수술이나 전극 삽입 없이 외부에서 전기장이나 자기장 등을 전달해 뇌 신경세포의 활동과 신경회로 기능을 조절하는 기술이다.

대표적인 기술로 경두개 자기자극(TMS), 경두개 직류자극(tDCS), 경두개 교류자극(tACS) 등이 있다. TMS는 자기장을 이용해 뇌에 전류를 유도하고 특정 뇌 영역의 신경 활동을 조절하는 기술이고, tDCS는 낮은 전류로 뇌의 특정 부위에 자극을 주는 기술이다. tACS는 주기적으로 방향이 바뀌는 교류 전류를 전달해 뇌의 신경 진동과 뇌파 활동에 영향을 주는 기술이다.

1㎃(밀리암페어)보다 적은 양의 미세전류를 머리에 전달해 불안감, 스트레스 등의 증상 완화를 돕는 두개전기자극(CES) 역시 비침습적 전기 신경자극 기술의 하나로, 넓은 의미에서 NIBS 연관 기술로 꼽힌다.

해외에서 먼저 임상 연구와 의료기기 상용화가 진행된 NIBS는 우리나라에서는 TMS를 중심으로 의료 현장에 도입됐다. 최근에는 tDCS 등 다양한 전기자극 기술의 연구개발과 제품화가 진행되고 있다. 조선몰 관계자는 “처방을 받아 병원에서 사용하는 치료용 기기부터 가정에서 활용하는 웰니스 기기까지 시장의 외연이 넓어지면서 다양한 제품이 출시되고 있다”고 했다.

◇ 숙면 유도 시장이 대중화 주도

불면증으로 고생하는 아내를 위해 개발한 웨어러블 기기 슬리피솔을 작용한 리솔의 이승우 박사. 리솔은 현재 전자약을 개발 중이다. /더비비드

사업적으로 가장 앞서 나가는 기업은 헬스케어 스타트업 ‘리솔’(LEESOL)이다. 숙면 유도 및 집중력 관리 웨어러블 기기 ‘슬리피솔’(Sleepisol) 시리즈를 개발해 최근 6만대 판매를 돌파했다. 비침습 뇌 자극 기술의 대중화를 주도한다는 평가를 받고 있다.

수면의 질을 높이는 것을 핵심 목표로 하는 ‘슬리피솔’은 카이스트 박사이자 벤처기업 메디슨을 창업했던 이승우 대표가 개발했다. 핵심 기술은 미세전류를 활용한 두뇌 자극을 통한 뇌파 동조다. 이승우 대표는 “여러 사람이 박수를 칠 때 누군가 일정한 박자로 이끌면 어느새 모두가 같은 박자로 치게 된다”며 “이처럼 뇌에 미세 전류로 일정한 자극을 주면 뇌파가 잠들기 좋은 리듬, 집중하기 좋은 리듬을 따라가게 된다”고 설명했다.

리솔은 지난 8월 슬리피솔 플러스(Sleepisol+)로 미국 수면재단(National Sleep Foundation·NSF)의 ‘슬립마크’(SleepMark)’ 인증을 획득했다. 우리나라 수면기기 분야에서 이 인증을 받은 것은 리솔이 처음이다. 중소벤처기업부 ‘2025 아기 유니콘 기업’, 유망 벤처기업의 고속 성장을 돕는 정부 R&D 지원 사업 스케일업 팁스(TIPS) 등에 잇따라 선정됐다.

◇ 재활과 우울증 치료에도 활용

오션스바이오 이현웅 대표. /더비비드

뉴로핏은 인공지능(AI) 기반 tDCS 솔루션을 삼성서울병원, 서울아산병원 등 국내 주요 상급종합병원에 공급하고 있다. 환자의 뇌 자기공명영상(MRI)를 분석해 정확한 자극 위치와 방법을 정한 뒤 해당 부위에 비침습적 전기 자극을 전달하는 솔루션이다. 뇌졸중 환자의 손가락 운동 기능 회복 등 재활치료를 돕는다. 이 솔루션은 2025년 4월 뇌졸중으로 인한 손가락 운동 마비 환자의 운동 기능 개선을 목적으로 혁신의료기술로 선정됐고, 지난 10월부터 건강보험 비급여 시장에 진입했다.

카이스트(KAIST) 출신 연구진이 창업한 와이브레인은 우리나라 우울증 전자약 시장에서 주목할만한 실적을 내고 있다. 지난 2021년 식품의약품안전처 허가를 받은 와이브레인의 tDCS 기반 비침습 우울증 전자약 ‘마인드스팀+’(MINDD STIM+)은 좌측 전전두엽을 활성화하고 뇌의 좌우 균형을 회복 시켜 우울 증상을 개선하는 3등급 의료기기다.

와이브레인은 환자가 집에서 치료받을 수 있는 구조를 만들어 업계의 주목을 받았다. 환자가 병원에서 처방을 받으면 의료진이 입력한 자극 시간, 빈도, 전류 강도 등을 토대로 재택 치료를 받을 수 있다. 매번 병원에 방문하는 불편 없이 집에서도 우울증을 치료할 길을 튼 것이다.

◇ 뇌전증 전조 증상 예측해 전기 신호로 제어

뇌전증 치료용 미주신경 자극기 연동 소프트웨어의 작동 원리를 설명하는 시각 자료. /오션스바이오

두피를 자극하는 방식은 아니지만, 미주신경에 전기 자극을 보내 질환을 치료하는 오션스바이오의 사례도 주목할 만하다. 이들은 ‘뇌전증’이라는 뾰족한 시장을 공략해, 인공지능(AI)이 환자의 생체 신호를 분석해 발작 전조증상을 예측하고 필요한 순간에만 전기 신호를 보내는 미주신경 자극기(VNS) 연동 소프트웨어를 개발했다. 이 소프트웨어를 도입하면 VNS의 배터리 효율을 높일 수 있다.

오션스바이오는 미주신경 자극이라는 기술적 뿌리를 토대로 포트폴리오를 다각화했다. 미주신경을 자극해 세로토닌, 도파민 등의 분비를 유도하는 ‘체외형 불면증·우울증 치료 의료기기’도 개발 중이다. TaVNS(비침습 경두개 귀신경자극)을 활용해 미주신경이 지나는 귀 부근을 자극하는 기기로, 이어폰처럼 착용하면 된다.