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[레지에나 CTO 인터뷰] 첨단 의료장비 및 뷰티 시장의 미래핵심기술 “차세대 초음파 트랜스듀서 CMUT 기술”이란?

지난 몇 년 동안 의료미용장비 및 가정용 뷰티기기 시장이 국내외 적으로 비약적인 발전을 하면서 관련 소재·부품 기술 또한 활발히 연구되고 있다. 메디컬 뷰티 전문 기술 스타트업 레지에나의 김태균 CTO를 만나 반도체 기반 CMUT 초음파 기술 분야에 대한 심층 인터뷰를 진행하고 향후 미래산업의 발전방향에 대해 알아보고자 합니다.

Q: 레지에나에 대해서 소개해주세요.

A: 레지에나는 삼성전자 의료기기 출신의 연구원들로 구성된 스타트업으로 HIFU 기반의 가정용 뷰티 디바이스를 출시하였고, 2021년 KIST로부터 CMUT cell 공정 기술을 이전 받아, 현재는 HIFU CMUT 연구에 회사의 역량을 집중하고 있습니다.

Q: CMUT(Capacitive Micromachined Ultrasound Transducer)에 대해서 설명해주세요.


A: 1990년대 중반, Standford 대학의 Khuri-Yakub팀은 전 공정이 미세 가공공정으로 이루어진 초음파 트랜스듀서인 CMUT을 개발했습니다. 초기의 CMUT은 산화 실리콘의 식각 과정을 통해 만들어졌고, 지속적인 공정의 개발을 통해 물과 같은 무거운 매질에도 좋은 특성을 갖도록 연구되어 왔습니다. 2000년대부터는 의료용 초음파가 CMUT 어플리케이션으로 연구되어 왔는데 물에서도 좋은 특징을 갖는다는 점과 연관이 있습니다.

Q: 기존의 초음파 트랜스듀서와 차별화되는 CMUT 만의 특징이 있나요?

A: 반도체 기술의 발전과 더불어 차세대 초음파 트랜스듀서 기술인 MUT(Micromachined Ultrasound Transducer) 기술이 빠르게 발전하고 있습니다. 정전식 특성을 사용하는 CMUT(Capacitive Micromachined Ultrasound Transducer)은 반도체 기반의 기술로써 제품을 친환경적으로, 더 작고, 더 낮은 비용으로 생산할 수 있어 필립스, 히타치, 버터플라이 네트워크 등 유수의 기업이 연구를 주도하고 있는데요.

차세대 초음파 트랜스듀서인 CMUT은 다양한 장점을 가지고 있습니다. 예를 들어, 압전 소자 방식에 비해 더 높은 대역폭을 가져, 고화질 영상에 유리하고, 음향 임피던스 측면에서 압전 소자 방식은 30MRayl 정도의 임피던스 값을 가지는 것으로 알려져 있고, 유기 조직은 약1.5Mrayl 로 알려져 있어 음향 매칭에 어려움이 있습니다. 반대로 CMUT은 이론적으로 멤브레인 부분의 자유로운 움직임이 가능하기 때문에 신체 조직과의 인터페이스 부분이 간소화될 수 있습니다. 또한, 기존 압전소자는 납(Pb) 성분을 사용하고 있어 인체 유해성 및 환경 오염의 원인으로 지목되고 있어 점차 납 성분이 포함된 재료의 사용을 금하고 있는 추세이기도 합니다. CMUT은 반도체 기술을 기반으로 하여 납을 사용하지 않는 것이 큰 특징이기도 합니다.

Q: 레지에나에서 집중하고 있는 HIFU CMUT는 무엇인가요?

A: HIFU는 High Focused Ultrasound의 약자로 초음파 에너지를 특정 부위에 집속하여 열 에너지를 전달하는 방식입니다. 이러한 HIFU 기술은 그 강도에 따라 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 치료용 초음파의 100~10,000W/cm2의 고강도 범위는 주로 조직 절제에 사용되며, 약물 전달 목적으로는 0.125~3 W/cm2의 강도가 활용되고 있습니다. 레지에나에서 집중하고 있는 스킨 케어 용도에서는 5 W/cm2 이상의 강도를 사용하고 있으며, 피부 겉면 손상 없이 피부 안쪽 1.5mm, 3.0mm, 4.5mm에 coagulation을 생성함으로써 콜라겐과 엘라스틴 생성을 도와 탄력도와 주름 개선에 효과적입니다.


Q: HIFU 시장은 급속히 발전하고 있는데 그 규모는 어떻게 변화되고 있나요?


A: Markets and research의 자료를 참고해보면 저희가 집중하고 있는 스킨 케어 목적의 HIFU cosmetic system 시장은 2021년도에 197.9 백만달러(2,600억원)를 기록했으며, 2028년도 298.1 백만달러(4,000억원)로 CAGR 6.0%로 예측되고 있습니다. 최근 저희 레지에나 뿐만 아니라 LG전자와 같은 대기업의 제품 출시로 빠르게 형성되고 있는 가정용 HIFU 시장의 성장세를 감안하면 시장 예측치는 더 상향 조정될 것으로 예상하고 있습니다. 또한, Psmarket research에 따르면 뷰티케어 디바이스 시장이 CAGR 19.4%로 성장할 것으로 예상하고 있습니다.

Q: 예상하고 계시는 CMUT을 활용한 새로운 어플리케이션이 있을까요?

A: 최근 CMUT의 빠른 발전 속도를 보면 정확한 어플리케이션의 예측은 어렵지만 다양한 방향으로 발전이 가능하다는 것은 쉽게 예상됩니다. CMUT에 유연성을 부여하는 것이 가능하고, 낮은 구동 전압을 사용하는 방식도 연구되고 있기 때문에 의료계에서는 약물전달 등의 목적으로 인체에 부착하는 어플리케이션도 예상할 수 있고, 조금 더 발전한다면 혈관계의 모니터링용도도 가능합니다. 또한 최근 급속히 발전하고 있는 메디컬 뷰티 소재/부품의 혁신으로 글로벌 대중화의 기반이 될 것으로 예측하고 있습니다.


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출처 : 데일리팝(http://www.dailypop.kr)

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