4차산업에서 남도 새천년 미래 먹거리 찾는다 <9>한국광기술원 광응용연구본부
‘인류 건강한 삶, 편리하고 안전한 삶’ 구현
광원·광학영상기술로 정밀치료 새로운 영역 개척
바이오헬스기술 사업화 추진…영화속 상상 현실로
‘안전한 먹거리·사회안전망’ 구축…기술이전 완료
제4차 산업혁명시대로 접어들면서 광기술 응용분야가 다양해지고 있다. 특정 산업·전문분야에서 사용되는 응용기술은 물론 우리의 일상생활 곳곳에 광기술이 영향을 미치지 않는 곳이 없을 정도다. 미래 세대에서 광기술은 그야말로 빛과 같은 존재로 꼽히고 있다.
한국광기술원 광응용연구본부(본부장 이병일)는 최근 제4차 산업 혁명시대를 맞아 ‘인류의 건강한 삶, 편리하고 안전한 삶’을 위해 의료, 바이오, 센서분야를 중심으로 연구하고 있다.
레이저, LED·LD 등 다양한 빛이 의료분야에 활용되고, 피부미용, 여드름치료, 발모촉진 등 헬스케어 및 바이오분야에서도 광기술이 적용되고 있다. 생체신호 분석 및 체성분 측정에 이르는 분석기기에서 환경측정, 농축수산 케어에 이르는 다양한 분야로 확대 적용되고 있다. 대한민국을 인터넷 강국으로 만드는데 기여한 광섬유는 이제 장거리 센서로 활용되면서 사회의 안전기반 마련을 위한 중요한 축으로 성장하고 있다.
광응용연구본부는 광의료연구센터, 바이오헬스연구센터, 스마트광전연구센터 등 3개 센터를 운영하고 있다.
◇광의료연구센터
제4차 산업혁명으로 인해 산업과 사회 전반의 변화와 함께 의료 산업분야도 큰 변화가 일어날 것으로 예상되고 있다.
고령화 사회 진입에 따라 전통적인 질병 치료·진단의 영역에서 예방·정밀의료로 변화하고, 타 분야와 융·복합된 신개념의 의료기기가 등장하는 등 의료산업의 경계가 무너지고 있다.
이러한 위기 의식 속에 IT와 BT가 결합된 신개념 의료기기가 등장하는 등 기술간 융복합은 의료기기 산업의 경계를 허물어 미래의 인간의 삶의 질을 향상시킬 것으로 기대하고 있다. 광의료연구센터(센터장 엄주범)는 이러한 난제를 광융복합 기술로 해결하는 신개념 의료기기 연구를 하고 있다.
특히 조기진단 및 정밀치료는 미래 의료기기의 중요한 방향이다. 광기술은 조기진단과 정밀치료를 위해 비침습적 광학진단기법으로 개인맞춤형 진단기기를 제품화 하는데 기여하고 있으며, 레이저나 LED 등의 광원과 광학영상기술로 정밀치료의 새로운 시대를 열어가고 있다.
의료연구센터는 광진단영상기기, 생체진단기기, 광치료기기, 생체신호 측정기기, 치과용스캐너, 혈관영상기기 등 기술개발을 통해 피부과, 치과, 안과, 내과 등 다양한 분야의 의료 현장에서 적용 가능한 실용적인 연구개발을 추진하고 있다.
암수술시 경계를 명확히해 정밀한 수술을 지원하는 형광영상시스템을 개발하고 상용화에도 성공했다. 광단층영상기술을 이용해 급성심근경색증을 미리 예측할 수 있는 고분해능 심혈관 영상시스템 개발을 진행하고 있다.
또 고속영상기술 개발에도 성공했다. 환자가 움직여도 정확한 영상을 획득할 수 있는 영상화 기술, 공초점방식의 구강스캐너를 개발해 디지털 치과의 발전에 기여하고 있다. 제4차 산업시대에 광기반 초연결 의료기기 개발을 통해 미래의료 환경을 개선·발전시키는데 힘을 모으고 있다. 국내 의료관련 산·학·연 및 병원과 협력해 포토닉스케어 신산업 활성화 방안 제시를 위한 기획연구에도 매진해 나갈 계획이다.
◇바이오헬스연구센터
모바일 헬스케어는 영화나 미래 생활상에 많이 등장하며 우리에게 익숙한 분야에 속한다. 광응용 기술은 모바일 환경에서 작지만 정밀한 광원을 이용해 생체 및 환경 등에 대해 효율적인 측정할 수 있게 하는 중요한 핵심기술이다.
바이오헬스연구센터(센터장 이동희)는 마이크로 광원을 이용한 웨어러블 헬스기술, UV-LED나 적외선 센서를 이용한 생체 분석기술, 바이오 MEMS 기술 등을 중심으로 바이오헬스 분야의 신시장을 개척해 나가고 있다.
피부미용과 치료를 위한 휴대용 마이크로 LED패치 원천기술을 확보해 미래형 개인 치료패치 개발을 추진 중이며 나노소재기반 테라헤르츠 센서 모듈 개발 및 비표지 실시간 세포 이미징 기술을 이용한 분석기술 제품화도 연구하고 있다. 제주해양수산연구원과의 협업을 통해 어종의 생태 특성을 고려한 끌낚시용 LED 수중집어등 기술을 개발하는 등 해양수산분야까지 그 영역을 확대해 나가고 있다.
바이오헬스연구센터는 모바일 헬스케어를 비롯한 농축산 및 식품산업 분야까지 미래 헬스케어 시장을 확대해 나갈 예정이다. 다양한 광융합 바이오헬스기술을 사업화하기 위한 지원도 함께 진행할 계획이다.
◇스마트광전연구센터
스마트광전연구센터(센터장 노병섭)는 IoT시대에 필요한 대용량 데이터 전송을 위한 광연결 분야와 장거리 고정밀 계측용 광센서 기술개발에 전념하는 등 제4차 산업시대에 편리하고 유용한 사회안전망 구축을 위한 기술개발에 전념하고 있다.
광연결 분야에서는 인터넷 데이터 센터(IDC), 서버 시스템에 사용되는 40G급 고속 능동 광케이블(AOC) 모듈과 초박형 디스플레이 등 컨슈머 가전기기에 적용되는 수 밀리미터 두께의 초박형 20G급 대용량 광연결 모듈 기술을 독자로 개발 완료했다. 최근에는 이러한 기술을 기반으로 항공기 및 국방 분야에 활용할 수 있는 상용화 제품개발도 활발히 수행하고 있다.
광센서 분야에서는 교량, 터널, 철도, 고속도로 등 국가 기반시설이나 가스, 화학 등 산업 시설물의 실시간 안전 진단을 위한 광섬유 기반 장거리·고정밀 계측용 분포형 광센서 시스템 개발에 집중하고 있다.
제품개발 성과도 눈길을 끌고 있다. 눈에 보이지 않는 건축물 균열현상을 실시간으로 파악해 안전사고를 예방할 수 있는 ‘진단용 광섬유 브래그 격자 센서 시스템’을 개발·완료했다. 배전반의 온도 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 광섬유 온도센서도 개발을 완료해 기업에 기술이전을 진행했다.
이 제품들은 수입대체 효과와 가격 경쟁력도 확보했다. 현재 수입에 의존하고 있는 관련 제품 평균 가격은 수천만원대인 반면에 이 시스템은 수백만원 수준이다.
특히 분포형 광센서 시스템의 경우 높은 기술적 난이도로 인해 국내 기술수준은 걸음마 단계였으나 최근 제품화 및 장비화가 가능한 수준으로 끌어올렸다.
대표적으로 분포형 광센서 시스템이 주목받고 있다. 분포형 온도 계측 시스템(DTS)을 장비화 및 상용화를 완료해 국내 지하 전력구에 시범 설치돼 운용 중이며 이 기술은 국내 중소기업에 기술이전을 완료한 상태다.
최근 주파수 영역 고정밀 분포형 광센서 시스템, 광음향 센서 시스템, 방사능 감지 센서 시스템, 집적형 전류·전압 계측용 광센서 시스템 등 첨단 제품·기술까지 확대 추진하고, 국내 중소·중견기업과의 동반성장을 최우선으로 생각하며 사업화를 염두에 둔 완성도 높은 제품과 기술개발에 매진하고 있다.
이병일 한국광기술원 광응용연구본부장은 “광기술은 건강한 삶을 위한 도구에서 사회의 안전과 관련된 기반에 이르기까지 광범위하게 활용되고 있다”면서 “농업, 축산업, 어업분야도 안전한 먹거리 생산과 바이러스 등 유해환경 개선을 위해 ICT 기술과 융합한 새로운 시대를 맞게 될 것이다”고 말했다./박지훈 기자 jhp9900@namdonews.com