`초당 7.5장 영상` 암 진단… 펨토초 레이저+반도체 혁신

ETRI, 라만 분자진동 영상 개발
형광물질 없는 암 발병 조기진단

ETRI가 펨토초 레이저를 반도체 다이오드와 결합해 개발한 '펨토초 레이저 CARS 라만 현미경'. ETRI 제공

ETRI 연구진이 CARS 라만 현미경을 통해 관측된 세포조직의 병변 여부를 분석하고 있다. ETRI 제공

국내 연구진이 펨토초 레이저를 반도체 발광소자와 결합해 암을 실시간 진단하는 기술을 개발했다. 이 기술은 외산에 비해 가격이 10분의 1 수준으로 저렴하고 크기가 작은 게 강점이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 펨토초(1000조분의 1초) 레이저를 반도체 발광소자(다이오드)와 결합한 '비선형 라만 분자진동 영상기술(CARS)'을 개발했다고 19일 밝혔다.

암 진단에는 주로 CT(컴퓨터단층촬영), MRI(자기공명영상장치) 등이 쓰인다. 하지만 두 장비는 비정상적인 병변 조직이 발병한 후에 활용되고, 병리학적 진단을 위해 추가로 세포 조직검사를 해야 한다.

CARS 기술을 이용하면 펨토초 레이저를 적용해 1024×1024 픽셀 해상도에서 초당 7.5프레임(1초에 7.5장 영상 송출) 속도로 실시간 관찰할 수 있다. 외산 기술에 비해 해상도는 4배 높고 속도는 4배 빠르다. 또한 형광물질을 사용하지 않아 관찰시간에 제한이 없을 뿐 아니라 형질 변화에 따른 부작용도 없다. 특히 염색 없이 세포조직 내 암 표지자 같은 더 작은 특정 분자 상태 영상을 관찰할 수 있어 발병 전에도 암 진단이 가능하다.

성능과 가격도 외산 기술보다 우수하다. 펨토초 레이저 자체 기술 개발을 통해 상용화 가격을 10분의 1 수준으로 낮추고, 기존에 두 대 필요했던 레이저를 한 대로 해결해 크기를 절반 수준으로 줄였다. ETRI는 기술 사업화를 위해 관련 기술을 ETRI 연구소기업인 블루타일랩에 출자했다.

송동훈 ETRI 박사는 "저비용의 펨토초 레이저 한 대로 비선형 라만 분자 진동 영상을 구현해 세계에서 가장 빠르게 영상을 획득할 수 있다"고 말했다.

여민경 충남대병원 교수는 "ETRI 기술은 종양의 조기 진단에 유용할 뿐 아니라 질환 원인과 신약 분석 등 다양한 의료현장에 활용할 수 있할 것"이라고 밝혔다.

이 연구결과는 광학분야 국제 학술지 '옵틱스 익스프레스'에 실렸다.

이준기기자 bongchu@