광주과학기술원(GIST, 총장 임기철)은 전기전자컴퓨터공학과 임춘택 교수 연구팀이 오션스바이오㈜와 공동으로 인체이식형 의료기기에 적용할 수 있는 저전력 블루투스(BLE) 기반의 동적 빔포밍 안테나 시스템을 개발했다고 20일 밝혔다.

BLE 기술은 산업과 가전 분야에서 널리 사용돼 왔지만, 인체이식형 전자약에 적용된 것은 국내 최초다. 연구팀은 이식형 미주신경자극기(VNS)에 소형 위상배열 안테나(PAA)를 적용하고, BLE 통신 모듈과 디지털 위상 제어 기술을 결합해 실시간 무선 신경자극이 가능한 시스템을 구현했다.

기존 VNS 장치는 환자의 자세나 위치 변화로 통신이 자주 끊기는 문제가 있었으며, 이는 체내 안테나와 송신기 간 정렬이 어긋나 수신 전력이 급격히 줄어드는 데서 비롯됐다. 하지만 전자파에 대한 인체 안전 기준으로 송신 전력을 임의로 높일 수 없어, 실시간 신경자극이 어려웠다.

이에 따라 연구팀은 2.45GHz BLE 주파수 대역에서 디지털 빔 조향이 가능한 위상배열 안테나를 개발해, 환자의 움직임에 따라 자동으로 빔의 방향과 세기를 조절하는 ‘동적 빔포밍’ 기술을 구현했다. 기존 기술과 달리 단 하나의 위상변환기로도 작동할 수 있어 소형화에도 유리하다는 설명이다.

연구팀은 인체 조직을 모사한 젤과 돼지 동물 모델을 통해 실험을 진행했고, 인체 내부에서도 안정적인 통신과 신경자극 전달이 가능하다는 점을 확인했다.

임춘택 교수는 “인체이식형 전자약의 세계 시장은 2025년 기준 약 35조 원에 달하며, 그 중 미주신경자극기(VNS) 시장만 해도 약 1.4조 원 규모로 매년 11.4% 성장 중”이라며, “이번에 개발한 기술이 향후 우리 기업의 의료기기 산업의 수출 경쟁력을 높이는 데도 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받았으며, 국제전기전자공학회(IEEE) 학술지 《Transactions on Industrial Informatics》 2025년 6월호에 게재됐다. 연구에는 임 교수와 함께 사흐 사이드 아손 알리 박사(제1저자), 오션스바이오㈜ 이현웅 대표(제2저자), 장유림 연구원(제3저자)가 참여했다.