인체 이식형 의료기기의 무선 통신 문제를 해결할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발되며, 향후 차세대 의료기기의 표준 기술로 자리매김 할 뿐 아니라, 글로벌 수출 경쟁력 강화에도 기여할 것으로 기대된다.

광주과학기술원(GIST)은 전기전자컴퓨터공학과 임춘택 교수 연구팀이 국내 최초로 블루투스 저전력(BLE)을 인체이식형 전자약에 적용한 동적 빔포밍 통신 기술을 개발했다고 20일 발표했다.

이번 혁신 기술은 미주신경자극기(VNS) 등 이식형 의료기기의 무선 통신 문제를 해결할 뿐만 아니라, 환자의 자세 변화에도 안정적인 신경자극 전달을 가능하게 함으로써 의료 혁신을 견인할 것으로 기대된다.

기존 인체이식형 전자약은 환자가 움직일 때마다 체내 안테나와 병실 내 송신기 간의 정렬 불일치로 인해 무선 신호가 자주 끊기는 한계가 있었다.

연구팀은 이 같은 문제를 해결하고자 안정성이 입증된 산업·가전 분야의 BLE 기술을 의료기기 분야에 확대 적용했다.

BLE 모듈과 디지털 위상 제어 기술을 접목시킨 소형 위상배열 안테나를 통해, 환자가 이동해도 자동으로 빔 방향과 강도를 조절하여 일정한 수신감도를 유지하는 동적 빔포밍 기술이 구현되었다.

특히 이번 연구는 2.45GHz BLE 주파수 대역을 기반으로, 단 1개의 디지털 위상변환기로 기존 대비 복잡한 구조를 단순화하는 혁신적 설계를 선보였다.

이로 인해 의료기기의 소형화 및 효율성이 크게 향상되었으며, 인체 내부의 전자파 안전 규제를 준수하면서도 실시간 양방향 통신을 가능하게 했다.

임춘택 교수는 “BLE를 인체이식형 전자약에 효과적으로 적용한 이번 기술은 무선 신경자극 전달에 새로운 표준을 제시할 것”이라며 연구 성과의 의의를 강조했다.

연구팀은 인체조직을 모사한 젤과 실제 돼지 모델을 이용한 다양한 실험을 통해, 동적 빔포밍 시스템이 인체 내부에서도 안정적인 통신과 신경자극 전달을 보장한다는 것을 입증했다.

임춘택 교수는 “인체이식형 전자약의 세계 시장은 2025년 기준 약 35조원에 달하며, 그 중 미주신경자극기(VNS) 시장만 해도 약 1조4,000억원 규모로 매년 11.4% 성장 중”이라며 “이번에 개발한 기술이 향후 우리 기업의 의료기기 산업의 수출 경쟁력을 높이는 데도 기여할 수 있을 것”이라고 이번 연구 성과의 의의를 설명했다.

GIST 임춘택 교수가 지도하고 사흐 사이드 아손 알리(S. Ahson A. Shah) 박사(제1저자)와 오션스바이오㈜ 이현웅 대표(제2저자), 장유림 연구원(제3저자)이 참여한 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받았다.

또한 국제전기전자공학회(IEEE)가 발행하는 국제학술지 ‘Transactions on Industrial Informatics’ 2025년 6월호에 게재됐다.