"이젠 수면마취 안해도 된다" 포스텍 통증 줄인 내시경 기술 개발

노준석 교수·장재혁 씨 연구팀…메타광섬유 개발로 카테터 부피 줄여
메타렌즈 결합 선명한 이미지 구현…"의료·군사 탐지기 등 다양한 활용"

포스텍 노준석 교수

포스텍 장재혁 씨

위 내시경 검사를 위해선 신체 내부에 광섬유와 렌즈 등으로 구성된 카테터를 넣어야 하는데, 이때 느껴지는 통증이 상당히 불편해 수면마취를 하는 경우가 많다.

포스텍(포항공대·총장 김무환) 기계공학과·화학공학과 노준석 교수·화학공학과 통합과정 장재혁 씨 연구팀은 독일 뮌헨대·예나대, 호주 모나쉬대와 공동연구를 통해 부피를 획기적으로 줄인 메타 광섬유 개발에 성공하면서 앞으로 위 내시경 검사를 보다 수월하게 할 수 있게 됐다.

메타 광섬유는 메타물질로 만든 초박막 메타렌즈를 광섬유 위에 구현해 만든 것으로, 관련 연구성과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 최근 게재됐다.

앞서 특수 렌즈를 적용해 카테터의 성능을 높이고자 한 연구는 여러차례 진행된 적은 있었지만 이미지가 뿌옇게 흐려지는 색수차 문제를 해결하지 못해 고민이 컸다. 또 색수차 문제를 해결하기 위해 여러 개의 렌즈를 겹치게 되면 카테터의 부피가 늘어나는 어려움이 있어 이마저도 쉽지 않았다.

이에 연구팀은 색수차 보정이 가능한 메타렌즈를 이용해 부피와 색수차 문제를 한 번에 해결했다.

메타표면은 머리카락 1/1000 두께의 나노구조체가 주기적으로 배열돼 있어 입사되는 빛을 자유자재로 조절할 수 있다. 나노구조체를 잘 배열하면 빛을 한곳에 모으는 초박막 메타렌즈를 만들 수 있는데, 연구팀은 이러한 성질을 이용해 무색수차 메타렌즈를 광섬유에 성공적으로 결합시켜 선명한 이미지와 부피 축소를 모두 잡았다.

노준석 교수는 "메타 광섬유는 근적외선뿐만 아니라 대부분의 파장 영역에 적용될 수 있다는 게 특징"이라며 "이번 연구성과는 의료용 삽관용 카테터, 고해상도 이미지 센서, CCTV, 군용 탐지기, 휴대폰 카메라 렌즈 등 다양한 분야에 활용될 수 있다"고 했다.