대구경북과학기술원(DGIST·총장 국양)은 이정협 전기전자컴퓨터공학과 교수팀이 모든 생체 전기신호 획득이 가능한 아날로그-디지털 신호 변환 집적회로 시스템을 개발했다고 7일 밝혔다.
이번 기술은 강한 외부 잡음이 있는 환경에서도 인체에서 발생하는 전기신호를 정밀 측정 가능해 미래 기술로 주목받는 뇌-기계 인터페이스 기술 및 초소형 고성능 의료기기와 같은 의료-헬스케어 등 다양한 분야에 적용이 기대된다.
생체에서 발생하는 전기신호는 심장에서 발생하는 심전도(ECG), 뇌의 뇌전도(EEG), 신경전도(ENG) 등 다양하며 각 신호에 따라 다른 신호 특징을 가진다. 현재까지 개발된 생체 신호 측정 기술은 잡음이 거의 없는 안정된 환경에서 특정 신호만 획득할 수 있었다.
이 교수팀은 세계 최초로 측정 신호보다 최대 몇만 배 이상 큰 전기 자극 간섭과 피측정자의 움직임에 의해 발생할 수 있는 움직임 아티팩트(Motion artifact) 등이 존재하는 매우 열악한 환경에서도 모든 생체 전기신호의 측정이 가능한 '아날로그-디지털 신호 변환 시스템'을 개발했다.
반도체 IC(집적회로)로 구현해 초저전력, 초소형일 뿐만 아니라 범용성을 갖고 있어 다양한 애플리케이션에 적용할 수 있다.
교수팀은 '연속시간 델타-시그마 변환 기술'을 바탕으로 저 잡음 고 선형성 회로 기술을 제안했다. 저항기 내 불필요한 인덕턴스인 기생 성분에 강한 입력 임피던스 증가 회로 기법을 새롭게 개발했다. 그 결과 현존하는 세계 최고 생체 신호 측정 기술 대비 3배 이상 성능이 개선된 것을 확인했다.
이정협 교수는 “다양한 생체 신호를 하나의 반도체 IC 시스템으로 정밀 측정이 가능케 함으로써 기존 의료기기의 초소형화와 고성능화에 큰 도움을 줄 수 있는 기술”이라며 “향후 미래 기술로 주목받고 있는 차세대 뇌-기계 인터페이스, 초소형 웨어러블 진단기기 및 전자약 등 다양한 애플리케이션에 적용할 수 있다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 바이오융합원천기술개발과 과기원 공동연구 프로젝트사업 지원을 받아 이뤄졌다. 연구성과는 최근 '반도체 올림픽'으로 일컬어지는 반도체 분야 세계 최고 학회인 국제고체회로학회(ISSCC)에 발표됐다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
