기술 개요
“생체 이미징에서 초점 유지, 깊이 확장, 촬영 속도를 함께 높이는 광학 측정 기술입니다.”
어떤 기술인가요?
생체 이미징은 살아있는 조직이나 세포를 빛으로 관찰해 구조와 변화를 확인하는 기술입니다. 본 기술 포트폴리오는 형광 수명의 고속 측정, OCT의 시야심도 확장과 대비 향상, 그리고 심박·호흡으로 흔들리는 생체 조직의 초점 보상을 하나의 상위 기술로 묶은 것입니다. 위상자 역연산으로 형광 수명을 빠르게 구하고(특허 1), 색 수차와 재구성 알고리즘으로 OCT의 깊이 범위를 넓히며(특허 2), 초점 가변 렌즈와 심전도 동기화로 생체 내 초점 이탈을 보정하는(특허 3) 방식으로, 생체 조직을 더 안정적으로 더 넓게 더 빠르게 보는 데 초점을 둡니다.
어떤 문제를 해결하나요?
1. 형광 수명 측정이 느리고 복잡함
기존 형광 수명 측정은 여러 번의 레이저 조사와 피팅이 필요해 실시간 관찰에 맞지 않았고, 광원 지터나 장비 구성에 따라 정확도도 흔들릴 수 있었습니다. 본 기술은 기준 신호와 형광 신호를 함께 받아 위상자를 역연산해 수명을 계산하므로, 빠른 측정과 지터 노이즈 내성을 동시에 확보합니다.
2. OCT는 깊이를 넓히면 선명도가 떨어짐
일반 OCT는 해상도를 높이려고 하면 시야심도(DOF)가 줄고, 깊은 구간에서는 신호대잡음비가 떨어지거나 아티팩트가 커지는 한계가 있었습니다. 본 기술은 분산 렌즈 페어로 색 수차를 의도적으로 유도하고, 깊이별 가우시안 윈도우를 적용하는 재구성 방식으로 깊이와 선명도의 균형을 맞춥니다.
3. 생체 내 촬영에서 초점이 계속 벗어남
심박과 호흡이 있는 조직은 촬영 중 계속 움직이기 때문에, 조직 접촉식 안정화나 대물렌즈 구동만으로는 연속 촬영이 어렵고 시스템도 커지기 쉬웠습니다. 본 기술은 초점 가변 렌즈와 움직임 추정, ECG 동기 보상을 결합해 움직이는 순간에도 초점 평면을 따라가도록 합니다.
산업 별 활용 방안
병원·검사센터·연구기관의 생체 영상 분석 기업·기관
생체 시료를 다루는 기업·기관은 측정 시간이 길거나 초점이 흔들리면 영상 품질이 일정하지 않아, 반복 촬영과 재판독 부담이 커집니다. 본 기술은 형광 수명 측정, OCT 영상, 생체 내 초점 보상을 각각 필요한 장비와 공정에 결합해 더 빠르고 더 안정적인 영상 획득을 돕습니다. 기존 장비를 전면 교체하기보다 측정 모듈이나 재구성 소프트웨어 형태로 단계적으로 연동하는 방식이 적합합니다.
현미경·광학장비를 설계·제조하는 기업
현미경과 광학장비를 만드는 기업은 고객 요구에 따라 더 빠른 측정, 더 넓은 관찰 깊이, 더 적은 모션 아티팩트를 동시에 맞춰야 하는 경우가 많습니다. 본 기술은 형광 수명 측정용 위상자 분석, OCT용 ChG 재구성, 움직임 보상용 ETL 제어를 장비 구성에 맞게 결합해 부가 모듈 또는 소프트웨어 기능으로 적용할 수 있습니다. 기존 광학 플랫폼 위에 얹는 방식으로 도입하면 하드웨어 변경 범위를 줄이면서 제품 차별화를 검토할 수 있습니다.
세포·조직의 동역학을 정밀하게 관찰하는 연구 기업·기관
세포 물질대사, 조직 미세구조, 생체 내 움직임을 함께 보는 연구 기업·기관은 서로 다른 광학 데이터를 같은 실험 조건에서 안정적으로 얻는 것이 중요합니다. 본 기술은 형광 수명으로 대사 상태를 보고, OCT로 조직 구조를 보며, 초점 보상으로 움직임에 따른 영상 흔들림을 줄여 연속 관찰의 신뢰성을 높입니다. 실험 환경에 따라 필요한 기능만 선택적으로 적용하는 모듈형 결합이 가능합니다.
연구자 및 특허 소개
유홍기
한국과학기술원 기계공학과
Wellman Center for Photomedicine, Harvard Medical School & MGH Research Fellow/Instructor(2008. 9–2012. 1)
한양대학교 생체공학과 조교수(2012. 3–2016. 10)
한양대학교 생체공학과 부교수(2016. 9–2019. 2)
KAIST 기계공학과 부교수(2019. 2–2025. 8)
KAIST 기계공학과 교수(2025. 9–현재)
“저는 형광 수명 측정, OCT 영상화, 생체 내 초점 보상처럼 생체 이미징의 측정 안정성과 해석 가능성을 높이는 기술을 연구해 왔습니다. 이런 기술은 병원·검사센터·연구기관뿐 아니라 현미경과 광학장비를 설계·제조하는 기업에서도, 기존 장비에 측정 모듈이나 재구성 소프트웨어 형태로 결합해 활용할 수 있습니다. 실제 도입 단계에서는 장비 환경과 사용 목적에 맞게 기능을 선택해 적용할 수 있도록 협업하고, 필요하면 실험 조건과 구현 방식까지 함께 조정해 나가고자 합니다.”