융·복합분야 세계 5대 저널, Journal of the Royal Society Interface에 논문 발표

고감도 센서 개발에 응용 가능한 신기원적 논문으로 평가돼

중력가속도의 100만 분의 1 크기의 진동까지도 민감하게 감지할 수 있는 개구리의 청각 능력을 충남대 물리학과 안강헌 교수팀이 이론적으로 계산하는데 성공했다.

이번 연구 결과는 7월 24일 융.복합 연구분야 세계 인용순위 5번째 학술지인 ‘Journal of the Royal Society Interface’에 발표됐다.

안강헌 교수팀은 청각유모세포의 상호작용의 결과로 신호 대 잡음 비율을 높이는 현상이 개구리 청각에 존재한다는 사실을 밝혀냈다. 이는 이론 물리학에서 ‘진폭사(Amplitude death)’로 불리는 원리에 기인한 것으로 이것이 생물체 내에도 존재한다는 것을 처음으로 규명한 것이다. 이 현상은 노이즈를 감쇄시키고 신호는 증폭할 수 있는 생체모사형 고감도 센서 개발에 응용이 가능할 것으로 기대된다.

진폭사 현상이란 운동장에서 뛰어노는 아이들이 손을 잡고 있는 상황에서 어떤 아이는 뛰려고 하고 어떤 아이는 가만히 있으려고 할 때 서로 손을 잡는 힘이 강해지면서 모든 아이들이 다 같이 움직이지 않는 상태가 될 때 바로 외부 신호에 민감하게 반응하는 진폭사 상태가 된다. 이는 기존의 상식과는 다르게 균일되고 통일된 세포들의 분포보다 서로 다른 것이 균형을 이루고 있는 것이 오히려 생존에 유리하다는 것을 보여주는 현상이다.

이론물리학적인 기법을 통해 생물학 특히 청각을 연구하는 안강헌 교수는 관련 연구로 유럽연합으로부터 2010-2011년 마리퀴리펠로우로 선정되어 연구비를 지원받았으며, 현재 귀에서 소리가 나오는 현상(이음향방사)의 물리학적 연구를 주제로 하는 한국연구재단의 모험연구과제의 책임자로 활동하고 있다.

시각과 후각은 그 메커니즘이 비교적 잘 알려져 있는 반면 청각과 촉각은 구체적 원리가 잘 알려져 있지 않다. 이는 생화학적 연구방법이 적용되지 않고 물리학적 역학적 연구가 청각에서 중요하게 작용하는데 원인이 있으며 안강헌 교수는 이런 물리학과 생물학의 만나는 접점의 미지의 영역을 탐구해 오고 있다.

생물학과 물리학의 두 분야를 섭렵해야 하는 어려움 때문에 국내뿐 아니라 세계적으로도 연구하는 그룹의 수가 많지 않으며 안강헌 교수가 이끄는 연구팀은 인공 청각기 기술에 원천적 기술을 제공하는 것을 목표로 현재 인공 유모세포와 인공 뉴런의 결합구조를 제작하고 여기서의 신호처리를 연구하고 있다.