[대구=뉴시스] 박준 기자 = 대구경북과학기술원(DGIST) 전기전자컴퓨터공학과 황재윤 교수 연구팀은 광주과학기술원(GIST) 의생명공학과 정의헌·권혁상 교수 연구팀과 3D 프린팅 렌즈의 두께를 직접 최적화해 뇌의 여러 영역을 동시에 정밀 자극하는 인공지능(AI) 기반 두께 전용 음향 홀로그램(TOAH) 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

이 기술은 렌즈를 통해 음파의 위상과 진폭을 세밀하게 조절해 원하는 형태의 3차원 초음파 초점을 만들어내는 것이 특징이다.

황 교수 연구팀은 인공지능(AI)과 물리 기반 최적화 기술을 결합해 이 문제를 획기적으로 해결했다.

초음파가 두개골의 굴절을 넘어 뇌의 여러 표적에 정확히 도달할 수 있도록 실제 3D 프린터로 제작될 렌즈의 3차원 두께 구조를 AI가 직접 설계해 오차를 대폭 줄였다.

이 기술의 핵심은 얇은 3D 프린팅 렌즈 단 하나와 단일 초음파 소자만으로 다중 뇌 자극이 가능하다는 점이다. 고가의 장비 없이도 초음파를 여러 뇌 영역에 동시에 그리고 고르게 집중시킬 수 있다.

실제 쥐의 두개골 실험과 시뮬레이션 결과 새로 개발된 기술(TOAH)은 기존 방식보다 초점을 훨씬 정확하게 형성하고 여러 표적에 에너지를 균일하게 전달했다. 두개골에 불필요하게 집중되는 에너지를 줄여 두개골의 발열 부작용을 억제하는 성능도 크게 높였다.

신경병증성 통증을 앓는 쥐의 뇌(양측 시상 부위)를 이 기술로 동시에 자극한 결과 과도한 신경 활동이 감소하며 통증 반응이 뚜렷하게 개선되는 효과도 입증했다.

사람의 두개골 데이터를 이용한 시뮬레이션에서도 초점 정확도와 다중 표적 에너지 균형이 동일하게 향상됨을 확인했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 미래유망융합기술파이오니어사업과 중견연구지원사업의 지원을 받아 수행됐다.

DGIST 이문환 박사(독일 막스플랑크연구소 재직)가 제1저자로 DGIST 황재윤 교수와 GIST 정의헌·권혁상 교수가 교신저자로 참여한 연구 결과는 뇌 자극 분야 국제 저명 학술지인 레인 스티뮤레이션(Brain Stimulation)에 7월 게재됐다.


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