이화여자대학교 전자전기공학과 4학년 박현진, 강서연, 김지원, 이지나 학생 (멘토: 박소미, 지도교수: 박성민)이 산업통상자원부와 한국반도체산업협회가 주관하는 ‘제26회 대한민국 반도체 설계대전’에서 기업특별상을 수상하였다.

이들의 연구는 “비침습적 헤모글로빈 및 산소포화도 모니터링을 위한 Super Wavelength Infrared LED 기반 CMOS 혼성신호 하이브리드 시스템”을 개발한 것으로, TSMC 180nm CMOS 공정을 활용해 설계되었다. 해당 결과물은 총 헤모글로빈(tHb) ±0.3 g/dL, 산소포화도(SpO₂) ±1.5%, 심박수 ±0.2%의 정량 정확도를 달성하며, 실시간, 저전력, 고정밀 특성을 모두 충족하여 심사위원단으로부터 연구의 창의성과 실용성을 인정받았다.

특히, 본 시스템은 기존 Pulse Oximeter가 SpO₂와 심박수 측정에 국한되는 한계를 넘어, 채혈 없이도 tHb를 정량적으로 추정할 수 있는 독창적인 구조를 제시하였다. 아날로그 프론트엔드(LED Driver, on-chip APD 기반 수신기)와 디지털 연산부(FPGA 기반 FFT 및 Modified Beer–Lambert Law 연산)가 유기적으로 통합된 SoC(System-on-Chip) 플랫폼을 구현하여, 병원은 물론 가정, 응급현장, 웨어러블 기기 등 다양한 환경에서 활용 가능성이 높다.

이번 연구 성과는 차세대 바이오-반도체 융합 기술의 발전에 기여할 뿐 아니라, 빈혈, 만성질환, 수술 후 회복 환자 등 의료적 모니터링이 필요한 상황에서 중요한 임상적 가치를 지닐 것으로 기대된다.

<제안한 시스템의 블록 다이어그램>

<박현진, 강서연, 이지나, 김지원 (좌측부터)>