(좌측부터) DGIST 로봇및기계전자공학과 이상훈 교수, 박재우 석박사통합과정생. (사진=DGIST 제공)

(CNB뉴스=신규성 기자) DGIST 로봇및기계전자공학과 이상훈 교수 연구팀이 말초신경을 안전하고 효율적으로 자극할 수 있는 차세대 코일 인터페이스를 개발했다. 전극을 신경에 직접 접촉하지 않고 자기장을 이용해 자극하는 비접촉 방식의 가능성을 크게 높였다는 점에서 의미가 크다.

최근 만성 통증, 말초신경병증, 손목터널증후군, 안면신경 마비 등 다양한 신경 질환에 비침습적 치료법에 대한 수요가 늘고 있다. 기존 전극 삽입 방식은 염증과 반흔 조직 형성으로 성능이 저하되고, 피부 부착형 전기 자극은 선택성 부족과 피부 트러블 등의 한계가 있었다.

연구팀은 이에 자기장을 활용하는 비접촉 말초신경 자기자극(PMS) 기술을 개선했다. 기존 방식의 문제였던 고전류 의존성과 발열 현상을 줄이기 위해, 코일의 형상·배치·전류 방향을 새롭게 설계해 전기장 기울기를 극대화했다. 네 잎 마름모 모양 코일을 활용한 결과, 기존 대비 자극 효과는 높이고 에너지 소모는 줄일 수 있었다.

실제 동물 실험에서는 안정적인 신경 자극 효과가 확인됐으며, 자극 중 코일 표면 온도 상승도 1~1.7℃에 불과해 안전성이 입증됐다. 또한 신경 반응은 전류 세기뿐 아니라 전기장이 지속되는 시간에도 큰 영향을 받는다는 사실을 밝혀냈다.

이번 성과는 향후 만성 통증 조절, 신경 재활 훈련, 선택적 신경 차단 등 다양한 임상·공학 분야로 확장될 전망이다.

이상훈 교수는 “전극 접촉 없이 신경을 정밀하게 자극할 수 있는 기반 기술을 제시했다”며 “의료 현장에서 활용할 수 있는 차세대 치료법으로 발전시켜 나가겠다”고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 DGIST R&D 프로그램, 한국연구재단, 산업통상자원부·보건복지부·식품의약품안전처 지원을 받아 수행됐으며 성과는 재활·신경공학 분야 세계적 학술지인 IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering(분야 상위 2%)에 게재됐다.