12월 과학기술인상, 김철홍 포스텍 교수 선정

- 광초음파 의료영상 개발 및 상용화로 디지털건강(헬스)산업 경쟁력 강화

과학기술정보통신부(장관 임혜숙, 이하 ‘과기정통부’)와 한국연구재단(이사장 이광복, 이하 ‘연구재단’)은 이달의 과학기술인상 12월 수상자로 포항공과대학교 전자전기공학과 김철홍 교수를 선정했다고 지난달 2일 밝혔다.
  ‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매달 1명씩 선정하여 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여한다. 12월 과학기술인상 수상자 김철홍 교수는 전자·정보기술을 바탕으로 차세대 진단의료 기술인 다중모드 광초음파 의료영상 시스템을 개발하고, 기술이전 및 사업화를 통해 디지털 건강(헬스)산업의 국가 경쟁력 강화에 이바지한 공로가 인정되어 수상자로 선정되었다.
  코로나19가 야기한 경제위기를 타개하기 위해 각국의 생명건강 시장 선점 경쟁이 치열하다. 정부도 지난해 12월 ‘반도체·미래차·생명건강’ 빅3 산업 육성을 위한 혁신성장추진회의를 시작하여 생명건강 산업 발전을 추진하고 있다.
  김철홍 교수는 투명한 초음파 트랜스듀서를 개발해 문제를 해결하고, 초음파 검사 한 번만으로 초음파, 광음향, 광간섭, 형광의 4중 융합 영상을 얻는 시스템 개발에 성공했다. 최근 의료용 영상시스템 분야에서는 초음파와 레이저 광학기기를 결합해 다양한 영상과 정보를 한 번에 얻어 진단 정확도를 높이는 멀티모달(Multi-Modal)이 화두다. 하지만 광학 영상용 레이저는 기존의 불투명한 초음파 트랜스듀서를 통과하지 못해 이 둘을 물리적으로 결합하는 데 어려움이 있었다.
  연구팀은 세계 최초로 투명 초음파 트랜스듀서를 적용한 4중 융합 영상시스템을 개발해 문제를 해결하고, 화상을 입은 실험체의 눈을 관찰해 각막의 신생 혈관 및 백내장, 염증 등 다양한 증상을 종합적으로 확인하였다. 더불어 흑색종, 유방암 등 암 관련 질병의 진단 가능성도 검증하였다. 연구 결과는 2021년 3월 미국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다.
  또한 김철홍 교수는 연구성과가 학문적 수준에 머물지 않고 실제 의료 현장에서 활용될 수 있도록 40여 편의 국내외 특허를 출원·등록하고, 기술이전에도 힘을 쏟았다. 2018년에는 말초혈관 질환을 실시간으로 촬영하는 초고속·고해상도 현미경 기술을 기반으로 ㈜옵티코를 창업하여, 최근 시리즈A 투자 유치에 성공했다.
  김철홍 교수는 “이번 연구는 광학적으로 투명한 초음파 트랜스듀서를 개발함으로써 초음파-광학 융합 의료 영상 시스템을 개발한 데 의의가 있다”라며 “관련 기술은 의료 영상 시스템뿐만 아니라 빛과 초음파를 활용하는 다양한 산업 분야에서도 광범위하게 사용될 수 있을 것으로 기대한다”고 수상소감을 밝혔다. 

[주요 연구성과 설명]

<초음파와 레이저 결합한 차세대 IT융합 광초음파 의료영상 개발>

ㅇ 다양한 파장의 빛이 통과 가능한 투명 초음파 트랜스듀서
초음파 트랜스듀서(또는 센서)는 초음파를 송/수신하는 기기로 의료 영상, 비파괴 검사, 자동차 거리 센서, 스마트폰 지문인식 등 다양한 산업에서 활용된다. 최근에는 광학 기술과 접목하여 초음파와 광학 신호를 동시에 획득하는 다중모드 센싱 또는 영상이 화두이다. 그러나 기존의 초음파 트랜스듀서는 광학적으로 불투명하여 동일 축에서 광학 기술과 결합하는 것이 매우 제한적이었다. 이에 연구진은 초음파 트랜스듀서를 구성하는 모든 레이어를 투명하게 만들어 광학적으로 투명한 초음파 트랜스듀서를 개발하는 데에 성공하였다.

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