소리로 세포 띄워 공중에서 연구…계산시간 크게 줄인 학생연구팀

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(왼쪽부터) 최성준, 구윤서, 김윤채 학생./사진제공=고려대

세포 등 초소형표본을 소리를 이용해 공중에 띄워 연구하는 기술의 개량 단초가 대학생 3명으로 구성된 연구팀을 통해 마련됐다. 공학분야 유수 학술지에 게재됐다.

12일 고려대에 따르면 최성준(물리학과), 구윤서(데이터과학과) 학생과 아주대 김윤채(국방디지털융합과) 학생으로 구성된 연구팀은 소리를 이용해 작은 물체를 공중에 띄우는 기술의 계산 시간을 기존 29초에서 0.01초로 약 2900배 줄이는 연구 결과를 내놨다.

학교 측은 이들이 지도교수나 전문 연구진 없이 학생들끼리 연구 결과를 도출해냈다고 전했다. 내용은 공학 분야 학술지 리절츠 인 엔지니어링(Results in Engineering)에 게재됐다.

이 기술은 여러 초음파 스피커에서 나온 소리가 공중에서 만나 생기는 힘을 이용한다. 소리가 센 곳과 약한 곳이 생기는데 센 소리가 약한 소리를 둘러싸면 소리에 둘러싸인 물체는 고정된다. 손이 닿지 않아도 물체를 붙잡아둘 수 있다.

물체를 다른 곳으로 옮길 때도 공중에 고정하는 게 핵심이다. 이를 위해 새 위치에서 물체를 붙잡기 위해 스피커마다 어떤 소리를 내야 하는지를 빠르게 계산해내야 한다. 학교 측은 기존 방식에 28.93초 걸리던 것을 연구팀이 0.01초로 줄였다고 밝혔다.

연구팀은 소리의 모양을 하나하나 맞춰보는 대신 물체가 떨어지지 않게 받쳐주고, 밀려나면 제자리로 돌려놓는 데 필요한 힘을 곧바로 계산하는 방식으로 계산 소요 시간을 크게 줄였다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과 목표 위치와 실제 위치 편차도 기존의 9분의1로 줄었다.

이는 당장 일상에 적용할 기술은 아니지만 향후 정밀 작업에 활용될 가능성이 높다는 게 학교 측 설명이다. 특히 세포 등 작은 생물 표본은 집게로 집으면 망가지기 쉽다. 공중에 띄우면 선명한 3D이미지를 얻을 수 있다. 아주 작은 부품도 마찬가지다.

이번 연구는 한국과학기술정보연구원(KISTI) 슈퍼컴퓨터와 고려대 산학협력단의 장비 제작 공간 'x-garage(엑스가라지)'의 도움과 함께 진행됐다. 연구팀은 학생 독립 연구 동아리 '인스파티움'을 만들어 이번 연구를 수행했다. 컴퓨터 알고리즘 및 AI 연구를 이어갈 예정이다.

한편 연구팀은 연구 결과의 정확도에 대해 컴퓨터 시뮬레이션으로 확인한 만큼 실제 제품에 쓰이려면 추가 개발이 필요하다고 전했다.

우경희 기자 cheerup@mt.co.kr
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