1월 과학기술인상에 김태일 성균관대 교수 선정

[이뉴스투데이 유은주 기자] 과학기술정보통신부와 한국연구재단은 ‘이달의 과학기술인상’ 1월 수상자로 김태일 성균관대학교 화학공학과 교수를 선정했다.

김 교수는 생체모사 기술을 이용해 움직임에 의한 노이즈를 선택적으로 차단하는 새로운 하이드로젤 필터 소재를 개발했다. 이를 바이오 전자소자에 적용해 생체신호 측정 정확도를 높여 생활 속 다양한 진동 소음을 줄이는 새로운 방법을 제시한 공로를 인정받았다.

바이오 전자소자는 인체에 부착하거나 삽입된 형태로 생체신호를 측정하는데 사용된다. 이때 사람의 움직임으로 인한 진동 등 다양한 노이즈가 함께 측정되는 문제가 있었다. 

이에 노이즈를 줄이기 위해 신호처리기술 및 머신러닝 기반의 신호 분류 연구가 진행돼 왔다. 하지만 기존 방식은 신호 측정 후 노이즈만 별도로 제거하여 신호의 왜곡을 야기하는 단점이 있었다.

김 교수는 거미 다리의 생체소재인 점탄성 패드를 모방한 젤라틴·키토산 기반의 하이드로젤 고분자 소재를 개발했다. 또 낮은 주파수의 노이즈만 선택 제거해 신호 대 잡음비(신호전력/노이즈 전력)가 우수한 바이오신호 확보 가능성을 증명했다. 

거미는 바람과 비 등 외부 노이즈 발생 상황에서도 먹이와 짝 등이 보내는 신호를 잘 감지한다. 다리 하부 진동수용체에 존재하는 점탄성 패드가 낮은 주파수 대역의 노이즈만 선택 제거하고, 높은 주파수 대역만 진동수용체로 전달하기 때문이다.

개발한 소재는 인체의 움직임에 의한 불필요한 주파수 대역을 선택 제거하고, 진단과 치료에 필요한 생체 신호의 주파수 대역만 선택적으로 감지·측정할 수 있어 차세대 바이오 전자소자 개발에 필수적이다. 

물리적 충격을 감소시키는 원리를 규명해 사회문제인 층간 소음 및 차량 진동 등 다양한 진동에 의한 소음제거 소재로도 응용이 가능하다. 

김 교수는 “연구를 통해 생체모사 기술을 활용하여 진동소음을 선택적으로 줄여주는 소재를 개발하고 전자센서에 적용헤 신호필터 없이도 고신호를 확보할 수 있음을 보여줬다”며 “앞으로 신산업 창출의 마중물 역할을 할 새로운 소재 개발에 더욱 노력하겠다”고 밝혔다.

한편, 관련 연구 성과는 국제학술지 사이언스에 2022년 5월 게재된 바 있으며, 민간기업에 기술이전돼 뇌파측정소자로 개발이 진행되고 있다.