- 초미세 정보 감지 및 인지 판단이 가능하도록 레이저 빛의 색깔 조절 기술 세계 최초 구현

- 개인 맞춤형 헬스케어 구현을 위한 생체 의료 3차원 영상기술의 원천적 한계 돌파

부산대학교(총장 차정인)는 2021년 과학기술정보통신부 기초연구사업 선도연구센터(ERC-공학분야)에 공모해 생체 의료 영상기술의 한계를 돌파하고 개인 맞춤형 헬스케어를 구현하기 위한 「컬러변조 초감각 인지기술 연구센터」 지원 사업이 최종 선정됐다고 1일 밝혔다.

과학기술정보통신부가 창의성과 탁월성을 보유한 우수 연구집단을 선정해 세계적 수준의 핵심연구 분야 육성을 위해 전폭적으로 연구비를 지원하는 ‘선도연구센터사업’은 30년 이상의 오랜 역사와 큰 연구비 규모로 인해 국내 대학에서 유치할 수 있는 가장 대표적인 ‘집단연구’ 사업이다.

이번 공모에 선정된 분야는 ‘공학 분야인 ERC(Engineering Research Center)’이며, 연구 기간은 2021~2028년(총 7년)이다. 정부출연 연구비 총 135억 원 외 부산시 및 부산대, 참여 기업체의 출연 연구비 등 총사업비 151.8억 원으로 공학 분야의 기초연구 성과 창출 및 대학 내 산학협력 거점 역할을 위한 집단 연구개발을 하게 된다.

책임자 김창석 교수

이번에 선정된 「컬러변조 초감각 인지기술 연구센터」(책임자: 부산대 나노과학기술대학 광메카트로닉스공학과 김창석 교수)에서는 ▲ 컬러변조 레이저 광원 원천 기술 개발 ▲ 초시각·초청각·초후각 등 초감각 감지 광학센서 및 3차원 공간 광이미징 시각화 구현 기술 개발 ▲ 빅데이터 인지 판단 및 다중 객체 적응형 인식 시스템 기술 개발의 3개 그룹 간 공동 연구를 통한 최적화된 선도연구 체계를 구성했다.

부산대 내 연구진으로 광메카트로닉스공학과의 홍석원·김지수 교수, 전기공학과 정한유 교수, 의생명융합공학부 서민호 교수 및 전국적 차원의 대표적 연구진인 서울대학교 정윤찬 교수, 서울시립대학교 이주한 교수, KAIST의 김정원·장무석 교수, GIST 엄태중 수석연구원, 국민대학교 유진우 교수가 참여했다.

대한광통신, 우리넷, 젠라이프, 피엔유드론 등의 4개 참여기업 및 연구성과 실용화 관련 15개 회원사의 응용기술 컨소시움이 자문, 평가, 지원하는 체계를 통해 개인 맞춤형 헬스케어의 원천 기술의 전국적 허브와 차세대 생체의료 영상 기기의 상용화 거점을 부산 지역에 확보할 계획이다.

‘컬러변조’란 기존의 대부분의 레이저 빛이 단일 컬러파장으로만 고정돼 발광하는 원천적 단점을 해결해, 레이저 빛의 컬러파장을 자유자재로 초광대역에 걸쳐 초고속 변조(Modulation) 발광하고자 하는 창의적 원천적 시도이다. 이를 기반으로 원거리, 고해상도, 대용량, 실시간 표현이 가능한 탁월한 3차원 공간 광계측 이미징 기기의 세계 최초 국산화 구현 및 국제적 제품 경쟁력 확보가 가능하다.

예를 들어, 요즘 스마트 시계에서 2개 컬러의 레이저 빛을 손목에 비추고 맥박수와 산소포화도를 감지해 효율적으로 운동 상태를 관리하듯, 향후 스마트폰에서 수천 가지 색깔이 순식간에 변조하는 플래시 조명 빛으로 매일 얼굴의 특정 부위를 셀카 영상으로 찍는 것만으로도 고혈압, 당뇨, 녹내장, 치매 등 더 많은 분광학적(Spectroscopy) 건강 정보를 자가관리하는 식의 개인 맞춤형 헬스케어가 가능하게 된다.

이는 첨단의료산업 육성 및 에코델타시티(EDC, Eco Delta City) 구축 등 부산 지역에서 관심이 높아지고 있는 미래 스마트 헬스케어 산업의 기반기술 자립에 획기적인 계기가 될 수 있을 것으로 기대된다.

컬러파장 변조 레이저의 광출력과 이를 이용한 미세 혈관의 생체 의료 광음향 이미지 예시

이 컬러변조 원천기술의 응용은 생체 의료 분야에만 그치는 것이 아니라, 향후 반도체, 디스플레이, 나노 공정의 3차원 인스펙션(3D Inspection) 광학 검사 기기 및 자율주행 자동차와 무인 모빌리티의 3차원 거리 인식 라이다(3D LiDAR) 이미징 기기에도 추가 확산 적용될 수 있다.

근본적으로 한정된 인간의 5감 능력이 첨단 레이저 광원 기술의 도움을 통하면 초감각인지 (ESP; Extra Sensory Perception) 수준으로 더 향상될 수 있게 하고, 궁극적으로 인간 또는 기계가 인지와 판단하기에 최적화된 수준으로 시각화 전달까지 동시에 수행하게 돼 대규모 주력 광메카트로닉스 산업군으로 적용도 가능할 것으로 기대된다.

차정인 부산대 총장은 “부·울·경은 국토 제2권역으로서 국가균형발전의 거점이 되어야 한다. 서울로 떠난 인재들은 지역으로 돌아오지 않고 인재들이 떠나면 기업도 떠나는 기존 악순환을 끊기 위하여, 지역 거점 국립대학교 부산대학교가 최고 인재들을 더 많이 확보하고 첨단 연구와 교육으로 지역을 살릴 수 있도록 본 ERC 연구센터가 실용적 원천 연구로 큰 성과를 창출할 것으로 기대한다”라고 말했다. 김민정 기자 min55@kookje.co.kr