안과 질환 치료 위해 눈에 이식 가능한 태양광 패널 개발

소형 태양광 패널을 눈에 이식, 난치성 안과 질환을 치료하려는 연구가 진행 중이다.

기술 전문 매체 뉴 아틀라스는 최근 호주 뉴사우스웨일스대학교(UNSW) 연구진이 작은 태양광 패널을 눈에 이식하려는 아이디어를 실현시키기 위해 연구 중이라고 보도했다.

이에 따르면 이번 프로젝트는 '신경보철학(Neuroprosthetics)'이라고 불리는 분야로, 신경 장애로 붕괴된 신경계 부분을 교체하거나 조절하는 것을 말한다. 대표적인 예로는 인공 달팽이관이 있다.

연구진이 개발 중인 것은 망막의 손상된 광수용체를 대체, 빛을 흡수해 망막에 보낼 수 있는 전기신호 발생 카메라 센서 장치를 개발하는 것이다.

카메라 센서 칩은 전원이 공급돼야 하는데, 이때 배터리나 외부 전원을 사용하는 대신 빛을 전기로 바꿀 수 있는 태양광 패널을 사용한다는 것이 핵심이다. 기존에도 비슷한 시도가 있었으나, 당시에는 눈에 전선을 넣어야 하는 문제가 있었다고 밝혔다.

따라서 이번 프로젝트는 태양광 전지 전문가인 우도 로머 엔지니어가 주도로 이뤄지고 있으며, 다양한 태양광 모듈을 쌓아 시신경을 자극하기에 충분한 전압을 생성하기 위한 연구가 진행되고 있다.

이를 위해 실리콘 대신 갈륨비소(GaAs)나 갈륨인듐인화물(GaInP)과 같은 다른 재료를 사용하고 있다. 이런 재료는 실리콘만큼 저렴하지는 않지만, 속성 조정이 용이해 더 높은 전압을 생성할 수 있게 한다는 설명이다.

물론 이 기술은 현재 개념 증명 단계에 불과, 상용화까지는 시간이 많이 걸릴 수 있다. 

다음 단계는 태양광 전지를 작은 픽셀로 변환하는 것이다. 로머 엔지니어는 "연구실에서 큰 면적(약 1cm²)에 태양광 셀 2장을 성공적으로 쌓아 올리는등 긍정적인 결과를 얻었다"라고 밝혔다. 목표는 크기를 2mm², 픽셀 크기 약 50마이크로미터(㎛)로 줄이는 것이다. 아직은 시간이 좀 걸릴 것이라는 예상이다.

또 하나의 문제는 광자극을 위해서는 레이저와 같은 강한 빛이 필요하며, 환자는 저해상도의 흑백으로만 사물을 볼 수 있는 수준이라는 점이다. 이 때문에 태양 광선을 증폭할 특수 안경 등이 필요할 수도 있다고 전했다.

하지만 로머는 "망막색소변성증이나 노인에게 잘 발생하는 황반변성 등으로 인해 시력을 잃은 사람들에게 새로운 희망을 줄 수 있는 중요한 첫걸음"이라고 말했다.

김태용 기자  future@aitimes.com