"가격 90% 낮췄다" ETRI, 암 조기진단 영상기술 개발

다이오드 결합 펨토초 레이저 현미경 상용화 눈앞

ETRI가 세계 최초로 다이오드를 결합해 개발한 펨토초 레이저 CARS 라만 현미경. 사진=한국전자통신연구원 제공

한국전자통신연구원(ETRI)은 펨토초 레이저를 다이오드 결합 방식으로 제작해 '비선형 라만 분자진동 영상기술'을 개발했다고 19일 밝혔다. 외산 기술의 국산화는 물론 가격을 10분의 1 수준으로 낮춰 빠른 상용화가 가능할 전망이다.

이 기술이 적용된 펨토초 레이저 기반 '라만 분자 진동 광학현미경'은 1000조 분의 1에 해당하는 펨토초 단위로 분자의 움직임을 관찰한다. 특히 형광물질을 사용하지 않아 관찰시간의 제한이 없고 형질 변화에 따른 부작용이 없다는 게 큰 장점이다.

기존의 CT와 MRI는 비정상적 병변조직이 발병된 이후에 활용할 수 있지만, 연구진이 개발한 카스(CARS) 현미경은 더 작은 특정 분자의 상태 영상을 볼 수 있어 발병 전 활용이 가능하다. 즉 이 현미경으로 샘플을 관찰하면 정상조직인지 암조직인지 더 쉽게 알 수 있다는 뜻이다.

ETRI가 세계 최초로 다이오드를 결합해 개발한 펨토초 레이저 CARS 라만 현미경. 사진=한국전자통신연구원 제공

그동안 외산 CARS 현미경은 성능이 뛰어나지만 두 대의 레이저로 구성돼 가격이 10억원대로 비싸고 책상 두 배 정도로 크다는 단점이 있었다. 하지만 연구진의 기술을 활용하면 상용화 가격을 10% 이내로 현저히 낮추고 레이저도 한 대로 해결할 수 있다.

연구진은 레이저 출력도 기존 실험실 수준(200mW)에서 1W로 5배 끌어올려 성능을 세계적 수준으로 유지하는 등 6개월 내 상용화 가능성을 높였다.

이 외에도 연구진은 외산 장비에서 적용한 갈바노-갈바노 스캔 거울보다 더욱 빠른 공진-갈바노 스캔 거울을 사용해 세계에서 가장 빠른 라만 분자 진동 영상 획득시간도 구현했다.

송동훈 ETRI 진단치료기연구실 박사는 "저비용의 펨토초 레이저 한 대로 비선형 라만 분자 진동 영상을 구현함으로써 기존 라만 영상 획득시간의 한계를 극복했다"며 "제작비용이 절감돼 상용화에 근접했다"고 말했다.

ETRI가 CARS 라만 현미경 개발을 위해 활용한 발광 소자 다이오드. 사진=한국전자통신연구원 제공