융합시사상식

 

 
 

 

매월 연재되는 융합 시사 상식에서는 실생활과 연관된 시사 뉴스에서 숨겨진 수학과학
원리를 찾아내, 융합적 사고력 키우는 호기심 가득한 과학 이야기가 펼쳐집니다.

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융합과학상식

전자 눈, 희망의 빛을 밝히다
기간 : 2019-01-17 ~ 2019-02-14 당첨자발표 : 2019-02-14

전자 눈, 희망의 빛을 밝히다

 

 

지난 11월, 국내 최초로 ‘전자 눈’을 이식 받은 시각 장애 환자의 성공적인 회복 소식이 전해졌다. 유전성 눈병으로 10년간 앞을 보지 못했던 시각 장애 환자가 전자 눈 덕분에 혼자서 지하철을 타고 출퇴근을 할 수 있게 되었다. 수술 전에는 바깥 생활을 거의 할 수 없었지만, 이제는 해외여행을 계획하며 새로운 삶을 살고 있다. 시각 장애 환자에게 이식된 전자 눈이란 무엇일까? 전자 눈은 어떤 원리로 작동하는지, 그리고 전자 눈의 미래는 어떠할지 알아보도록 하자.

 

 

 

우리는 어떻게 보는 것일까?

 

전자 눈의 원리를 알기 위해선 눈에 대해 알아야 한다. 눈은 빛이 들어오는 곳 이다. 눈으로 들어온 빛은 각막, 수정체, 그리고 유리체를 지나 망막에 도착한다. 빛이 망막에 도착하면 망막에 존재하는 시각 세포가 빛의 색깔과 세기를 인식해 알맞은 전기 신호로 바꾼다. 전기 신호는 시각 신경을 통해 뇌에 전달되고, 이 모든 과정을 거치면 우리는 무언가를 보게 된다.

위의 과정 중 어느 하나라도 잘못되면 보는 것에 문제가 생긴다. 예를 들어, 빛이 지나가는 길인 각막이나 수정체가 손상되거나, 투명한 유리체가 뿌옇게 되면 볼 수 없다. 빛을 전기 신호로 바꾸는 시각 세포나, 전기 신호를 뇌로 전달하는 시각 신경에 문제가 있어도 볼 수 없다.

 

 

 

전자 눈의 종류는?

 

1.아르구스2

국내 최초로 시각 장애 환자에게 이식된 전자 눈의 이름은 ‘아르구스2’로, 미국의 의료기기 전문기업인 세컨드 사이트(Second Sight)에서 개발하였다. 아르구스2는 유전성 눈병으로 시각 세포가 망가진 시각 장애 환자들을 위한 전자 눈이다. 시각 장애 환자는 수술을 통해 눈의 뒤쪽에 전자 장치와 칩을 이식 받고 카메라와 안테 나가 달린 안경, 그리고 소형 컴퓨터를 사용하게 된다.

 

아르구스2의 작동 원리

① 안경에 달린 카메라로 촬영된 영상 정보를 허리춤에 찰 수 있는 소형 컴퓨터로 보낸다.

② 소형 컴퓨터는 영상 정보를 시각 정보로 바꾸어 안경에 달린 안테나로 보낸다.

③ 안테나는 시각 정보를 눈에 이식된 전자 장치로 보낸다.

④ 전자 장치는 시각 정보를 전기 신호로 바꾸어 칩으로 보낸다.

⑤ 칩으로 전달된 전기 신호가 시각 신경을 통해 뇌로 전달되면 물체를 볼 수 있다.

 

시각 세포가 손상되는 유전성 눈병은 원인도 치료법도 없었다. 따라서 이 병을 치료하는 아르구스2는 그 자체만으로도 의미가 크다. 하지만, 시각 신경이 망가진 시각 장애 환자는 회복시킬 수 없다는 한계를 가지고 있다.

 

 

2.오리온

아르구스2가 가진 한계를 극복하기 위해 세컨드 사이트(Second Sight)에서 ‘오리 온’이라는 이름의 새로운 전자 눈을 개발해 임상시험 중이다. 오리온을 사용하는 시각 장애 환자는, 눈의 뒤쪽에 전자 장치와 칩을 이식 받는 아르구스2와 달리, 두개골에 전자 장치와 칩을 이식 받는다.

 

오리온의 작동 원리

① 안경에 달린 카메라로 촬영한 영상 정보를 소형 컴퓨터로 보낸다.

② 컴퓨터에서 영상 정보를 전기 신호로 바꾼다.

③ 바뀐 전기 신호는 두개골에 이식된 전자 장치가 받아 칩으로 전달한다.

④ 칩으로 전달된 전기 신호가 뇌를 자극하면 물체를 볼 수 있다.

 

오리온이 아르구스2와 다른 건, 컴퓨터에서 영상 정보를 바로 전기 신호로 바꾸 기 때문에, 망막과 시각 신경을 거치지 않는다는 점이다. 그래서 오리온은 시각 신경이 망가진 시각 장애 환자도 사용할 수 있다.

 

 

전자 눈의 한계와 미래

 

지금까지 개발된 전자 눈은 영상 정보가 흐릿한 흑백이라는 것과 영구적인 회복 은 아니라는 단점을 가진다. 이러한 전자 눈의 단점을 보완하기 위해 한국과학기 술연구원(KIST)은 사람의 시각 세포를 대신할 생체 단백질 합성 연구를 진행하고 있다.

연구진들은 이 단백질을 전자 눈의 카메라에 적용하면 실제 사람의 눈이 보는 것 과 같은 선명한 영상 정보를 얻게 될 것이라고 예상한다. 더 나아가서는 사람의 망막에 이 단백질을 이식하여, 시각 세포가 망가진 환자들의 시력을 영구적으로 회복시키겠다는 목표를 가지고 있다.

전자 눈이 모든 시각 장애 환자들에게 적용되려면 아직 보완되어야 할 점들이 있지만, 치료할 방법이 전혀 없었던 과거와는 확실히 다르다. 아르구스2와 오리온 의 예만 보아도 알 수 있듯이 4차 산업 혁명 시대의 기술력은 하루가 다르게 발전 하고 있다. 또한, 수많은 세계 연구진들이 전자 눈에 대해 활발한 연구를 펼치고 있다. 이러한 발전과 노력에 힘입어 곧 모든 사람이 세상을 볼 수 있는 날이 오기를 기대해 본다.

 

 

 

 

 

 

 

참여한 친구들

번호 제목 센터명 작성자 등록일
4답=ok@04192019-02-06
3답입니다.yubeen2019-01-31
2아르구스2와 오리온의 공통점과 차이점woanja992019-01-26
1정답!!!!!우리35가족72019-01-24