노석범 대학원생 연구성과 ‘한빛사’ 등재

 

생체나노공학연구실의 노석범 대학원생 연구성과가 ‘한빛사’ 등재되었다.

1. 연구내용

원자힘현미경(Atomic Force Microscopy, AFM)은 DNA, 단백질, 염색체, 세포 및 조직 등 다양한 생체물질의 표면 구조와 기계적 특성을 나노미터 수준에서 측정할 수 있는 핵심 분석 기술이다. 그러나 기존 AFM 분석은 측정 속도가 느리고, 장비 운용과 영상 해석이 숙련된 연구자의 수작업에 크게 의존한다. 또한 분석자와 측정 조건에 따라 결과가 달라질 수 있어 대규모 생의학 연구와 임상 분석으로 확장하는 데 어려움이 있었다.

고려대학교 생명정보공학과 이규도 교수 연구팀의 노석범 대학원생이 공동 제1저자로 참여한 국제 공동연구팀은 인공지능과 AFM의 융합 연구 동향을 생물학적 응용 관점에서 체계적으로 분석하고, 향후 발전 방향을 제시했다. 이번 연구에는 고려대학교, 광운대학교 및 미국 하버드 의과대학 연구진이 참여했으며, ACS Nano 편집진의 초청을 받아 종설논문으로 작성됐다.

연구팀은 AFM 측정 준비와 탐침 제어부터 영상 획득, 잡음 제거, 구조 인식, 물성 분석 및 생물학적 해석에 이르는 전 과정에 AI를 적용하는 ‘AI-Augmented AFM’ 통합 프레임워크를 제시했다. 특히 DNA·RNA, 염색질·염색체, 아밀로이드 섬유, 바이러스, 세포막, 세포외소포, 살아있는 세포 및 조직 등 주요 생물학적 대상별 AI–AFM 연구 사례를 종합했다.

AI는 AFM 영상에서 발생하는 잡음과 왜곡을 보정하고, 서로 겹치거나 형태가 다양한 나노구조를 자동으로 인식·분류할 수 있다. 또한 표면 형상과 나노기계적 물성 정보를 통합해 질병 관련 표현형을 판별하거나 생체분자 복합체의 3차원 구조를 추정하는 데 활용될 수 있다.

연구팀은 강화학습과 실시간 피드백 제어를 기반으로 스캔 속도, 해상도 및 탐침 힘을 자동 조절하는 ‘피지컬 AI’와 ‘자율형 AFM’의 발전 가능성도 제시했다. 이를 통해 AFM이 단순한 영상 측정 장비를 넘어 측정 조건을 스스로 최적화하고 결과를 해석하는 자율 생체분석 플랫폼으로 발전할 수 있을 것으로 기대된다. 연구 성과는 국제학술지 ACS Nano (IF: 17.3)에 게재됐다.