고등광기술연구소 바이오광학연구실에 대해 소개 부탁드립니다.

2001년 나노광학연구실이라는 명칭으로 개설돼 레이저 기반 바이오 광영상 기술과 바이오 광학 센서의 기반 연구개발을 진행해오고 있습니다.

다양한 정부 과제를 수행하고 있으며, 바이오 광학 분야에서 세계적 수준의 연구 결과를 내고 있습니다. 또한, 우리 실의 보유 특허로는 3차원 OCT 데이터를 처리하기 위한 광간섭단층촬영장치, 극미량 가스 분석방법 및 이를 실행하는 분광장치, 정공수송 고분자 화합물 및 이를 이용한 고분자발광다이오드 등 다수가 있습니다.

 

 

바이오광학연구실의 연구 과제에 대한 구체적인 설명 부탁드립니다.

바이오광학실의 연구 내용은 크게 두 가지로 볼 수 있습니다. 레이저나 빛을 이용한 영상 진단 기술을 만드는 것과 빛을 이용한 고감도 센서 기술 연구입니다. 병원에서 사용하는 초음파, X-Ray, MRI와 같은 영상 기술은 초음파나 자기장을 이용해 인체 내부를 보여주는 영상법으로 널리 사용되고 있습니다. 기존 기술이 가지는 문제점을 극복하고자 빛을 이용한 새로운 영상 기술을 20여 년간 연구를 진행해 왔고 임상에서 활용되는 진단기기로 발전시키고 있습니다.

또, 환자를 진단할 때 혈액을 채취하거나 상처를 입히는 등의 인체에 영향을 주지 않거나 환자가 의식하지 못할 정도로 최소한의 영향만으로 진단할 수 있다면 최선의 방법이라 할 수 있는데, 빛을 이용하면 센서의 감도를 현저히 높일 수 있기 때문에 이와 관련된 광센서 개발 연구를 하고 있습니다. 기존의 전기적, 화학적 측정 방법은 물질의 많은 양을 요구하지만 빛을 이용하면 극소량의 물질로도 계수 측정이 가능하다는 장점이 있습니다. 예를 들어 당뇨병의 경우 혈당 측정을 위해 매일 피를 채취하는 일은 환자에게 고통을 주는데 이런 불편하고 고통스런 과정 없이 혈액의 다양한 정보를 알아내 진단에 활용할 수 있으리라 여겨집니다.

 

대표적인 연구 성과를 소개해주세요.

비접촉·비파괴적인 생체 조직의 단층 영상을 구현할 수 있는 기술로 안과 질환의 진단에 활용할 수 있는 단층 영상 기술(OCT : Optical Coherence Tomography)의 개발에 성공했습니다. 광학기계 전문 회사인 휴비츠에 기술 이전을 했으며, 현재 국내 임상연구와 판매를 준비 중입니다. 특히 이 장비는 건강보험수가 적용 대상으로 등록된 데다, 실시간 단층 영상으로 정밀 레이저 수술이 가능하고 시술 모니터링과 예후를 확인할 수 있어 각막 이식 수술, 백내장, 굴절률 교정 수술, 망막 미세혈관의 레이저 수술 등에 활용됩니다. OCT 원리를 정밀 전자 산업 분야에 활용이 가능하도록 적용해 휴대폰 생산 공정 광학필름, 디스플레이 패널, 유리판 등 투명물체 검사와 PCB 표면 및 투과성 전극패턴을 비파괴로 검사하는 데에도 활용하고 있습니다.

이 외에 식물에서 생기는 병원균의 광특성에 기반한 광센싱 기술, 주변 점도의 변화에 따라 달라지는 형광물질을 개발함으로써 세포 내 점도 변화의 형광 이미지 구현 등의 연구를 진행해 왔습니다.

 

향후 목표에 대해 말씀해주세요.

우리 실의 목표는 한마디로 ‘바이오-메디컬 인포매틱스(Bio-Medical Informatics)’라고 할 수 있습니다. 이는 즉 고해상의 영상기술과 고감도의 센서를 이용해 정확한 수치로 정량화된 정보를 추출하는 것입니다. 광 기술을 지속적으로 발전시키고 컴퓨터 엔지니어링과의 융합 발전을 도모하며, 우리 실이 개발한 기술을 사람과 이어줄 각 현장의 전문가들과의 네트워크를 유지함으로써 궁극적으로 우리의 생활과 사회에 긍정적인 영향을 주는 것이 목표입니다. 나아가 글로벌 바이오광학 기술이 진일보하는 데 기여하고자 합니다.