성균관대-경희대 공동연구팀, 빛으로 제어하는 체내 삽입형 무선 전기자극 시스템 개발
- 원하는 위치에서 빛을 이용해 무선 전기 자극 파형을 정밀하게 조절 성공
- 심장 박동기, 신경 치료 등 인체 내 다양한 전기 자극 치료 소자로 활용 기대

□ 성균관대학교(총장 유지범)는 화학공학부 김종욱 교수·반도체융합공학과 유재영 교수 연구팀이 경희대학교 진성훈 교수 연구팀 및 미국 노스웨스턴대학교 존 로저스 교수 연구팀과의 공동연구를 통해, 머리카락보다 얇은 수 마이크로미터 두께의 박막 실리콘 광스위칭 소자(빛을 받으면 전류를 통하게 하거나 차단하는 장치)를 활용하여 체내에 삽입할 수 있는 ‘생분해성 무선 전기자극 시스템’을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구는 전기자극 장치의 자극 형태를 외부에서 빛을 비추어 마음대로 조절할 수 있는 획기적인 기술이다.

□ 환자를 치료하기 위한 실제 전기자극 치료에서는 자극을 주는 부위와 치료 목적에 따라 자극의 세기나 파형(전기 신호의 형태)을 정밀하게 조절하는 것이 매우 중요하다. 하지만 기존의 몸속에서 녹는 무선 전기자극 장치들은 단순한 한 방향의 전기 신호(단상형 펄스; Monophasic pulse)만을 보낼 수 있어, 환자의 상태에 맞춘 다양한 자극 형태를 만드는 데 어려움이 있었다. 이에 연구팀은 몸 안에서 안전하게 분해되면서도 전류의 흐름을 자유롭게 제어할 수 있는 새로운 바이오 전자소자 개발에 주목했다.

□ 성균관대-경희대 공동연구팀은 회로의 특정 지점에 빛을 비추면 전류의 흐름을 조절할 수 있는 얇은 박막 실리콘 광스위칭 소자를 개발하는 데 성공했다. 이를 생분해가 가능한 무선 전기자극 회로에 결합한 후, 몸 밖에서 피부를 통과할 수 있는 근적외선(LED 광원)을 비추어 주었다. 그 결과, 빛의 세기에 따라 전기자극의 파형이 정밀하게 조절되는 것을 확인했다. 이는 체내에 삽입된 의료 장치를 복잡한 전선 연결 없이도 비접촉 방식으로 안전하고 정밀하게 제어할 수 있음을 증명한 것이다.

□ 연구진은 이번에 개발한 장치를 활용하여 일정한 박자로 심장을 뛰게 하는 심장 박동 조율, 횡격막 근육 수축을 유도하는 신경 자극, 통증을 줄이기 위해 신경 신호를 차단하는 고주파 치료 등 다양한 의학적 전기자극 치료가 가능하다는 것을 확인했다. 특히 빛을 이용해 다양한 전기 자극 파형을 맞춤형으로 만들어낼 수 있어, 앞으로 몸속에서 녹는 전기자극 소자의 활용 범위를 획기적으로 넓힐 수 있을 것으로 기대된다.

□ 성균관대 김종욱 교수는 “이번 연구는 외부에서 비추는 빛을 이용해 기존 몸속에서 녹는 바이오 전자장치가 가진 기술적 한계를 뛰어넘은 성과”라며 “앞으로 환자 개개인의 상태에 맞춘 정밀한 맞춤형 전기자극 치료 시스템으로 발전할 수 있다는 점에서 큰 의미가 있다”고 연구의 의의를 밝혔다.

□ 이번 연구는 성균관대 김종욱 교수와 금오공대 서승기 교수가 공동 제1저자로 참여했으며, 성균관대 유재영 교수와 경희대 진성훈 교수, 미국 노스웨스턴대 존 로저스 교수가 교신저자로 참여했다. 한국연구재단의 세종과학펠로우십, 글로벌 기초 연구실 지원사업 및 중견 연구자 지원사업으로 수행된 이번 연구 결과는 전자공학 및 재료과학 분야의 세계적인 학술지인 ‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)’에 게재되었다.

※ 논문명: A wirelessly powered, light-controlled, bioresorbable stimulation system with programmable polyphasic waveforms
※ 학술지: NATURE ELECTRONICS (2026)
※ 논문링크: https://doi.org/10.1038/s41928-026-01655-8

붙임: 1. 연구자 사진
      2. 연구그림  

26년 6월 22일 월요일자 보도자료 - 첨부파일 참조