KPI뉴스 - 포스텍 연구팀, 세포의 3D 형상·움직임까지 잡아낸 AI 기술 개발

  • 맑음안동22.5℃
  • 맑음강화22.0℃
  • 맑음세종23.1℃
  • 맑음성산17.3℃
  • 맑음부안21.5℃
  • 맑음임실23.8℃
  • 맑음홍천23.9℃
  • 맑음경주시18.5℃
  • 맑음영덕16.7℃
  • 맑음합천22.0℃
  • 맑음밀양22.4℃
  • 맑음구미21.1℃
  • 맑음보성군21.4℃
  • 맑음철원24.1℃
  • 맑음동해15.5℃
  • 맑음인제24.1℃
  • 맑음울릉도14.3℃
  • 구름많음서산24.3℃
  • 맑음순창군23.5℃
  • 맑음울산17.6℃
  • 맑음제주17.9℃
  • 맑음서울25.3℃
  • 맑음진주21.1℃
  • 구름많음전주23.9℃
  • 맑음서청주23.3℃
  • 구름많음창원21.2℃
  • 맑음고창군22.9℃
  • 맑음백령도15.8℃
  • 맑음북창원22.5℃
  • 맑음산청22.5℃
  • 맑음문경22.1℃
  • 맑음장흥22.0℃
  • 맑음파주23.7℃
  • 맑음영광군21.1℃
  • 맑음해남21.9℃
  • 맑음부여23.9℃
  • 맑음영월25.3℃
  • 맑음영주22.4℃
  • 맑음충주23.7℃
  • 맑음인천22.2℃
  • 맑음정읍22.7℃
  • 맑음고흥22.4℃
  • 맑음군산21.5℃
  • 맑음거창21.5℃
  • 맑음태백18.7℃
  • 맑음대구20.4℃
  • 맑음고산18.6℃
  • 맑음영천19.0℃
  • 맑음의령군21.5℃
  • 맑음여수19.0℃
  • 맑음천안23.1℃
  • 맑음김해시24.6℃
  • 구름많음추풍령21.5℃
  • 맑음강릉18.2℃
  • 맑음광양시22.5℃
  • 맑음양산시22.2℃
  • 맑음속초16.0℃
  • 맑음장수22.0℃
  • 맑음목포20.6℃
  • 맑음강진군23.2℃
  • 맑음정선군24.7℃
  • 맑음양평24.3℃
  • 맑음의성23.3℃
  • 맑음광주24.2℃
  • 맑음울진14.7℃
  • 맑음이천24.3℃
  • 구름많음홍성24.6℃
  • 맑음완도23.0℃
  • 맑음흑산도20.0℃
  • 맑음상주21.6℃
  • 구름많음북부산22.3℃
  • 맑음통영20.5℃
  • 구름많음대전24.7℃
  • 맑음진도군20.5℃
  • 맑음남해20.0℃
  • 맑음수원23.9℃
  • 맑음포항16.3℃
  • 맑음순천22.0℃
  • 맑음동두천24.6℃
  • 구름많음금산22.2℃
  • 맑음서귀포22.5℃
  • 맑음원주24.1℃
  • 흐림부산19.7℃
  • 맑음제천22.6℃
  • 맑음춘천24.5℃
  • 맑음북춘천23.4℃
  • 맑음거제18.5℃
  • 맑음보령20.2℃
  • 맑음대관령15.7℃
  • 맑음봉화21.7℃
  • 맑음청송군20.7℃
  • 맑음북강릉16.1℃
  • 맑음남원23.3℃
  • 구름많음청주23.5℃
  • 맑음고창22.2℃
  • 맑음보은21.9℃
  • 맑음함양군23.0℃

포스텍 연구팀, 세포의 3D 형상·움직임까지 잡아낸 AI 기술 개발

장영태 기자
기사승인 : 2025-07-23 09:09:20
혈액질환 검사·미세먼지 분석 등 다양한 분야 활용 기대

포스텍은 이상준 교수 연구팀이 한 장의 사진만으로도 세포의 입체적인 모습과 움직임을 볼 수 있는 혁신적인 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

 

▲ 포스텍 기계공학과 이상준 교수, 통합과정 김지환 씨 연구팀. [포스텍 제공]

 

이 기술은 앞으로 혈액질환 검사나 미세먼지 분석 등 우리 생활과 밀접한 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다. 이번 연구 결과는 '네이처 커뮤니케이션즈'에 게재됐다.

 

우리 몸속 세포들은 물속에서 자유롭게 유영하는 물고기처럼 끊임없이 움직이고 모양을 바꾸며 살아간다. 그런데 이처럼 빠르게 움직이는 세포를 정확히 관찰하는 것은 과학자들에게 숙원 과제였다.

 

질병 진단이나 치료법 개발을 위해서는 세포의 구조와 움직임을 정확히 이해해야 하지만 기존 방법으로는 여러 각도에서 여러 번 사진을 찍어야 했기 때문에 변화하는 세포의 모습을 실시간으로 포착하기 어려웠다.

 

연구팀은 '디지털 홀로그래픽 현미경(DHM)'과 AI(인공지능)를 결합해 단 한 장의 영상으로 세포의 3차원 모습과 위치, 빛이 세포를 통과하면서 굴절되는 정도까지 한꺼번에 파악할 수 있는 기술을 개발했다.

 

핵심은 '물리 기반 AI 신경망'으로 빛이 세포에 부딪혀 생기는 복잡한 무늬를 수학적으로 계산하고, 이를 AI가 학습해 거꾸로 세포의 모습을 알아내는 방식이다.

 

기존 DHM 기술은 세포 위치는 어느 정도 알 수 있었지만, 입체적인 형태를 제대로 복원하는 데 한계가 있었다. 특히 '쌍 영상'이라는 문제가 있는데, 이는 마치 거울 속에 비친 상이 실제 물체 위에 겹쳐 보이는 현상이다.

 

▲ 물리 기반 인공신경망을 활용한 단일 촬영 홀로그램 3D 복원기술. [포스텍 제공]

 

이번에 개발된 AI 기술은 이런 문제점들을 깔끔하게 해결하고, 세포의 3차원 위치 정보까지 정확하게 알아낼 수 있다.

 

가장 큰 장점은 처리 속도다. 연속 촬영한 사진을 실시간으로 처리해 세포 움직임과 형태 변화를 3차원 영상으로 보여준다. 과거에는 여러 장의 사진을 모아 분석해야만 했던 정보를 훨씬 빠르고 쉽게 얻을 수 있게 되었다.

 

이에 따라 당뇨병이나 혈액질환 진단 시 복잡한 과정 없이 한 번의 검사로 세포를 더 빠르고 정확하게 확인할 수 있다. 

 

특히 세포뿐 아니라 미세먼지, 미세 플라스틱, 기포 같은 작은 물질의 3차원 모습과 위치도 분석할 수 있어 환경 분야에서도 큰 변화가 예상된다.

 

이상준 교수는 "이 기술은 단일 촬영 홀로그램 영상으로부터 미세한 입자의 3D 형상과 움직임을 실시간으로 측정할 수 있는 이상적인 방법"이라고 밝혔다.

 

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr

 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]