"더 깊고, 더 정확하게 관찰한다"…현존 최고 성능 `3D 현미경` 개발

IBS, 산란된 3D 정보로 깊이와 해상도 개선
불가능한 깊이 물체까지 이미징 가능

IBS는 현존 기술 중 생체 내부를 가장 깊고 정확하게 관찰할 수 있는 '3D 현미경'을 개발햇다. 사진은 기존 현미경으로 이미징할 수 없는 깊이에 있는 타깃을 이미징하는 데 성공한 모습. IBS 제공

생체 내부를 가장 깊고 정확하게 볼 수 있는 3D 현미경이 개발됐다.

기초과학연구원(IBS)은 최원식 분자 분광학 및 동력학 연구단 부연구단장과 이예령 건국대 교수 연구팀이 공동으로 현존하는 광학현미경 중 생체 조직의 가장 깊은 곳까지 고해상도로 볼 수 있는 '입체 반사행렬 현미경'을 개발했다고 31일 밝혔다.

빛이 생체조직을 통과할 때 직진광과 산란광 등 두 종류의 빛이 생긴다. 생체조직 깊은 곳으로 빛이 전파되면 직진광에 비해 산란광이 매우 강해지고, 이미지 정보가 흐려진다. 마치 안개처럼 생체조직 내부를 자세히 볼 수 없게 되는 것이다.

또한, 두꺼운 생체조직 등 산란매질을 지날 때 직진광의 전파 속도가 각도와 파장에 따라 달라져 이미지의 대조나 해상도를 떨어 뜨린다.

연구팀은 입사시키는 빛의 파장과 입사각을 바꿔가며 산란된 모든 빛의 3D 정보를 수집해 수차와 색분산을 정확히 고쳐 입체 현미경에서 구현할 수 없는 고해상도 이미지 촬영을 구현하는 데 성공했다. 여기에 산란이 심하지 않은 얕은 깊이에서 얻은 수차 데이터와 여러 깊이의 이미지를 한꺼번에 이용하는 새로운 알고리즘을 적용해 더 깊은 곳까지 관찰할 수 있게 했다.

최원식 부연구단장은 "기존 기술보다 더 선명한 이미지를 얻을 뿐 아니라 이미징이 불가능했던 깊이의 물체까지 이미징이 가능하다"며 "불청객 취급을 받던 다중산란을 이미징에 활용할 수 있는 가능성을 제시했다는 의미가 있다"고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(지난 4월 4일)' 온라인에 게재됐다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr