병원 가면 늘 마주치는 이 장비, 설마 했더니
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'세포 CT' 개발기업 토모큐브 창업자 박용근 KAIST 교수
X레이를 전자현미경 수준으로 업그레이드
X레이를 전자현미경 수준으로 업그레이드

KAIST 물리학과 박용근 교수와 이겨레 박사후 연구원은 포항가속기연구소 임준 수석연구원과 함께 이런 기술 개발에 성공했다고 13일 밝혔다. 박 교수는 '세포 CT' 개발 스타트업 토모큐브, 레이저 기반 초소형 수질측정기 개발 스타트업 더웨이브톡을 창업한 의광학 분야 전문가다.
하지만 이런 투과성은 광학계를 설계할 때 상당한 골칫거리다. 대부분 매질을 통과해버리기 때문에 렌즈와 거울 같은 기본적 광학 부품을 사용할 수 없다. 이 때문에 X선 나노 현미경은 굴절 렌즈가 없고, 렌즈 대용으로 동심원 회절판을 쓴다.
동심원 회절판의 해상도는 회절판 나노구조의 품질이 결정한다. 고해상도 동심원 회절판은 제작하기가 매우 까다롭다. 가까스로 제작한다고 해도 사용 과정에서 쉽게 깨져버리는 문제가 있었다.
연구팀은 역설적으로 이런 무작위 회절 패턴 속에서 시료의 고해상도 정보가 고스란히 들어 있다는 사실을 수학적으로 규명했다. 그리고 이 정보를 추출해 14 ㎚(코로나 바이러스의 7분의 1 크기) 수준의 해상도 영상을 얻는 데 성공했다.
무작위 회절의 수학적 성질을 활용한 영상 기법은 박용근 교수와 이겨레 연구원이 2016년 학계에 처음 제안해 네이처 커뮤니케이션스에 실었다. 이후 7년간 후속 연구를 통해 이번 논문이 나왔다.
과학기술정보통신부 세종과학펠로십 사업과 한국연구재단 리더연구 지원을 받은 이번 연구결과는 광학 분야 글로벌 학술지 '라이트:사이언스 앤 어플리케이션'에 실렸다.
이번 연구를 지도한 박 교수는 광학을 이용해 의학, 생명과학 문제를 푸는 의광학 분야의 세계적 전문가다. 그가 창업한 스타트업 토모큐브는 인체를 촬영하는 CT의 세포 버전인 3차원 홀로단층촬영현미경(HT)을 개발해 미국 하버드대 의대, 매사추세츠공대(MIT) 등에 납품했다. CT가 수많은 X-선 이미지를 3차원으로 구성하듯, HT는 세포 안을 레이저로 찍어 3차원 영상을 만들어낸다.
이해성 기자 ihs@hankyung.com