과학자들이 사람 눈보다 더 뛰어난 인공눈을 개발하고 있다. 사람 눈 구조를 모방한 이 장치는 빛에 민감하고 실제 안구보다 반응 시간이 더 빠르다.

홍콩과학기술대학 엔지니어이자 재료과학자인 지용 판(Zhiyong Fan) 연구팀은 사람 눈 구조를 모방한 인공 망막은 페로브스카이트라고 하는 감광성 재료로 만들어진 나노스케일 광센서가 인공눈 안쪽에 내장되어 있다. 이 광센서는 인공 눈 앞쪽에 있는 렌즈를 통과한 빛의 양을 측정하는 구조다. 인공망막 뒤쪽에 달린 와이어는 센서가 받은 신호를 외부 회로로 보낸다는 안구에서 시신경 역할을 한다.

연구 결과는 네이처(Nature)에 논문명 ‘반구형 페로브스카이트 나노와이어 배열 망막을 가진 생체모방 눈(A biomimetic eye with a hemispherical perovskite nanowire array retina)’로 5월 21일(현지시각) 게재됐다.

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이 인공 눈은 SF영화처럼 망원기능이나 밤에도 볼 수 있는 나이트 비전 기능이 있는 것은 아니지만 실제 사람 눈보다 더 뛰어난 기능을 발휘하는 것이 가능하다는 것이다.

사람은 조명 변화에 40~150밀리초(ms)로 반응하지만, 인공눈은 이보다 빠른 30~40밀리초로 반응한다. 어두컴컴한 장소에서 희미한 빛도 볼 수 있다. 이 인공눈 특징은 인공망막이 사람 망막처럼 둥근 형태로 되어 있어 100도 시야로 볼 수 있다. 사람 눈으로 볼 수 있는 150도 만큼은 아니지만, 일반 평면 이미징 센서로 볼 수 있는 70도 보다 넓다.

이론상으로 인공망막에는 손톱 정도 크기인 1제곱센티미터 당 약 4억6000만 개 광센서가 들어가면 초고해상도를 실현할 수 있다. 사람 눈은 1평방센티미터 당 약 1000만 개 광검출 세포가 들어있다. 하지만 현재 이 인공망막은 뒤쪽에 접속하는 각 와이어 굵기가 1mm여서 인공망막 뒷면에 100개 정도밖에 들어가지 못해 100픽셀 이미지만 구현된다.

연구팀은 인공눈을 고해상도로 만들기 위해 마치 외과수술처럼 자기장을 이용해 20~100 마이크로미터(μm) 두께 작은 금속 바늘을 합성 망막 나노센서에 하나씩 부착해 연구하고 있다

한편 위스콘신대학 엔지니어인 홍루이 지앙은 연구 논평을 통해 “인공 눈의 전반적인 성능은 이러한 장치의 도약을 보이지만 여전히 많은 과제가 남아 있다”며, “사람을 초월한 시력을 만들기 위해서는 초소형 와이어를 대량으로 배열하는 효율적인 방법을 찾아내야 한다”고 지적했다.

김민중 기자 science@