몸 속 탐험, 이제는 섬유로 한다…포스텍 연구팀, 광음향 신호 영상화 최초 성공

포스텍 김철홍 교수

포스텍 노준석 교수

포스텍 박별리 박사

포스텍 한문규 통합과정

포스텍 김홍윤 통합과정

렌즈 대신 '빛나는 섬유'를 현미경에 적용해 몸 속을 들여다볼 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.

포스텍(포항공대)IT융합·전자전기·기계공학과 김철홍 교수, IT융합공학과 박별리 박사, 통합과정 한문규 씨, 기계·화학공학과 노준석 교수, 기계공학과 통합과정 김홍윤 씨 연구팀은 광섬유의 근접장으로 얻은 광음향 신호를 영상화하는 데 성공했다.

광음향 현미경을 사용할 경우 일반적으로는 광원과 샘플 사이에 일정 거리를 두고 렌즈로 빛을 모으는데, 회절 한계 때문에 빛을 한 점에 맺게하기 어려웠다. 회절 한계는 파동이 장애물을 만났을 때 휘어지거나 퍼지는 회절 현상을 극복하지 못한 광학 현미경 해상도의 한계를 말한다.

이에 연구팀은 회절 한계를 뛰어넘기 위해 지름이 수십 나노미터(nm, 1nm=10억분의 1m)의 끝이 가늘어지는 광섬유를 사용해 광원과 샘플 사이 거리를 회절 현상이 나타나지 않는 근접장 범위(수십 nm)로 유지하는 현미경 시스템을 개발했다.

특히 이번 현미경시스템은 광섬유를 둘러싼 금속을 제거했다는 점에서 평가가 높다. 기존 끝이 가늘어지는 광섬유는 금속의 영향으로 정확한 광음향 신호를 얻을 수 없었기에 광음향 현미경으로 활용되기 쉽지 않다는 것이 연구팀의 설명이다.

이번 시스템을 적용한 결과 광섬유 끝에서 매우 짧은 거리에서만 존재하는 고해상도 정보 전달 파동인 소멸파 형태의 빛이 발생했다. 샘플은 적혈구를 영상화할 수 있을 정도의 해상도로 실현되는 것으로 나타났다.

연구팀 관계자는 "앞으로 현미경시스템은 실혈관 및 암 등의 다양한 질환의 근간이 되는 기초 생명 현상 연구기기로 활용될 것으로 보인다"고 했다.