‘현대판 프랑켄슈타인’ 현실로

‘인공 신체’ 기술 어디까지 왔나

사람이 듣지 못하는 주파수 영역까지 들을 수 있도록 안테나를 달아 놓은 ‘슈퍼 귀’(맨위 사진)와 야간에도 멀리 있는 물체를 식별할 수 있는 안약을 이용한 ‘슈퍼 눈’(아래 사진) 등 최근 인간 장기의 능력을 극대화하는 연구가 활발하다. 미국 프린스턴대·대중을 위한 과학(Science for the Masses) 제공

1818년 영국의 소설가 메리 셸리는 인체 부위를 모아 생명체를 만드는 상상을 토대로 소설 ‘프랑켄슈타인’을 썼다. 이런 인류의 오랜 상상이 로봇공학과 생명공학의 발달로 현실이 되고 있다. 바로 사람의 몸에 ‘인공 장기’를 심는 기술이다. 최근에는 인간 장기의 능력을 극대화하는 ‘슈퍼 장기’ 개발을 위한 연구도 진행되고 있다.



○ ‘바이오닉 렌즈’ 삽입해 시력 3배 향상

미국 실리콘밸리 바이오 해킹 그룹인 ‘대중을 위한 과학(Science for the Masses)’은 깜깜한 밤에도 잘 볼 수 있는 안약을 개발해 ‘슈퍼 눈’의 꿈에 한발 다가섰다. 안약의 주성분은 ‘클로린 e6’. 최근 레이저를 이용한 암 치료에서 감광제로 사용되는 물질이다. 이들은 지난해 3월 이 안약의 성능을 시험한 결과 눈에 안약을 넣으면 야간에 숲에서 50m 떨어진 사람을 식별할 수 있음을 확인했다.

캐나다 바이오 기업인 오큐메틱스 테크놀로지는 ‘바이오닉 렌즈’를 개발해 임상시험 중이다. 바이오닉 렌즈는 렌즈 테두리에 작은 알루미늄 거울을 심어 눈에 들어오는 빛의 양을 4배 늘려 주는 기능이 핵심이다. 회사 측은 이 렌즈를 끼면 좌우 시력이 1.0 정도인 사람의 시력이 3배 더 향상된다고 주장한다.

미국 프린스턴대와 존스홉킨스대 공동 연구팀은 2013년 하이드로 겔과 연골세포로 인공 귀를 만들고 여기에 은 나노입자로 만든 안테나를 붙여 인간의 가청 주파수(20∼2만 Hz) 이외의 영역에서 나는 소리까지 들을 수 있는 ‘슈퍼 귀’를 만들었다.

이승민 한국전자통신연구원(ETRI) 미래전략연구소 책임연구원은 “앞으로 의료 기술의 추세는 치료보다는 인공 장기를 이용한 대체로 바뀔 가능성이 높다”고 밝혔다.

○ 유모세포 2만 개, 20개 전극으로 대체

인공 장기를 사람 몸에 붙이기 위해 가장 중요한 기술은 기계와 인체 사이에서 전기신호가 정상적으로 오가게 하는 일이다. 현재 상용화된 인공 망막이나 인공 와우는 외부 자극을 생체 전기신호로 바꿔 이를 신경에 전달하도록 설계됐다. 전기신호를 바꾸는 전극의 성능이 인공 망막이나 인공 와우의 성능을 좌우한다.

허신 한국기계연구원 나노자연모사연구실 책임연구원은 “인공 와우는 청신경을 자극하는 2만여 개의 유모세포를 20여 개의 전극으로 대신하고 있어 아직은 청력이 떨어지는 편”이라며 “작고 인체 친화적인 새로운 전극을 개발하는 게 핵심”이라고 말했다.

인공 팔이나 인공 다리는 뇌에서 근육을 통해 피부 표면에 전달된 전기신호인 ‘표면 근전도’를 이용해 움직인다. 하지만 표면 근전도의 경우 동작 수가 제한적이어서 최근에는 신경다발에 전극을 꽂아 직접 전기신호를 받는 연구가 진행되고 있다.

김기훈 한국과학기술연구원(KIST) 로봇연구단 책임연구원은 “신경 신호를 직접 활용하기 위해서는 신경 다발의 질긴 표피를 뚫을 수 있을 만큼 단단하면서도 인체 친화적인 재료로 전극을 만들어야 한다”고 말했다.

휴 허 미국 매사추세츠공대(MIT) 미디어랩 교수는 전류를 흘리면 딱딱해지고 전류를 끊으면 종이처럼 유연해지는 인공 피부를 이용해 환자 맞춤형 의족을 개발했다.

‘21세기형 프랑켄슈타인’ 기술에 대한 더욱 자세한 내용은 과학동아 6월호에서 확인할 수 있다.
　
우아영 동아사이언스 기자 wooyoo@donga.com