손석균 교수 연구팀, 양자 자기장 센서 기반 ‘양자플래그십 프로젝트’ 참여
경희대학교(총장 김진상) 물리학과 손석균 교수 연구팀이 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP)이 추진하는 ‘양자과학기술 플래그십 프로젝트’(양자통신·센서 분야, 총괄 고려대학교 이동헌 교수) 사업에 참여한다고 밝혔다.
손 교수 연구팀은 ‘다이아몬드 NV 센터 기반 고감도·고분해능 양자 MRI·심자도 기술 개발’ 연구에 참여해 다이아몬드 NV 센터를 포함한 차세대 확장형 양자센싱 플랫폼과 바이오·의료 응용기술 연구를 수행할 예정이다.
이번 사업은 양자센서를 활용해 기존 의료·바이오 이미징 기술의 한계를 극복하고 초정밀 생체 신호 측정 기반의 차세대 정밀 진단 플랫폼을 구축하는 것을 목표로 하며, 연구는 최대 8년 규모의 장기 프로젝트로 추진된다.
양자센싱은 양자 상태의 미세한 변화를 활용해 극도로 작은 자기장·전기장·온도·압력 등의 물리량을 측정하는 차세대 양자기술 분야다. 최근에는 양자컴퓨팅과 함께 미래 양자산업의 핵심 축으로 주목받고 있으며, 의료·바이오·반도체·국방·첨단소재 분야까지 응용 범위가 빠르게 확대되고 있다.
특히 다이아몬드 내부 결함 구조인 NV(Nitrogen-Vacancy) 센터는 상온에서도 안정적으로 동작하면서 높은 자기장 민감도와 공간 분해능을 동시에 확보할 수 있어 차세대 바이오·의료 센서 플랫폼으로 세계적인 관심을 받고 있다는 설명이다.
학교 측에 따르면, 현재 사용되는 MRI 기술은 대형 장비와 극저온 환경이 필요하며, 생체 내에서 발생하는 미세 자기장 신호를 국소적으로 측정하는 데 한계가 있다. 연구진은 양자 자기장 센서를 활용해 단세포 수준에서 발생하는 극미세 자기장 변화까지 분석 가능한 초정밀 이미징 기술 구현에 도전하고 있다. 이를 통해 기존 의료영상 기술이 접근하기 어려웠던 세포 수준의 생체 신호 분석과 실시간 정밀 진단 기술로의 확장이 가능할 것으로 기대된다.
손 교수 연구팀은 기존 NV 센터 기반 양자센싱 기술뿐 아니라 신규 양자물질 및 하이브리드 구조 기반의 차세대 확장형 양자센싱 플랫폼 연구를 지속적으로 수행해 왔다. 특히 기존 고체 결함 기반 센서와 상호보완적으로 활용 가능한 신규 양자센서 구조와 응용 플랫폼 확보를 목표로 연구를 진행하고 있으며, 차세대 바이오·의료 환경에 적합한 양자센서 기술 개발 가능성을 검토하고 있다. 연구진은 향후 다양한 환경 조건에서 동작 가능한 유연한 양자센싱 플랫폼으로의 확장 가능성에도 주목하고 있다.
연구진은 기존 고체 기반 센서 플랫폼의 한계를 보완할 수 있는 신규 양자센싱 구조와 외부 환경 변화에 대한 고감도 응답 특성을 활용해 차세대 양자센싱 플랫폼으로의 확장 가능성을 연구하고 있다. 특히 생체 환경과의 호환성, 센서 구조의 유연성, 다양한 물리량 동시 측정 가능성 등을 바탕으로 미래형 바이오·의료 양자센서 플랫폼으로 발전시킨다는 계획이다.
손 교수는 “양자센싱 기술은 단순한 물리 측정을 넘어 바이오·의료 분야까지 빠르게 확장되고 있다”며, “다이아몬드 NV 센터뿐 아니라 차세대 확장형 양자센싱 플랫폼까지 연구 범위를 넓혀 실제 의료 환경에 적용 가능한 차세대 양자센서 기술 기반을 구축하고자 한다”고 밝혔다. 이어 “기존 센서 기술이 측정하기 어려웠던 생체 내 미세 신호를 정밀하게 분석할 수 있는 새로운 양자센싱 기술 개발이 중요하다”고 설명했다.
연구진은 이번 연구가 단순한 기초 연구를 넘어 실제 산업화와 의료 응용으로 이어질 수 있을 것으로 기대하고 있다. 개발된 기술은 단백질 구조 분석, 단세포 자기장 측정, 대사체 분석, 신약 개발, 조기 질환 진단 등 다양한 분야로 확장 가능하다. 특히 차세대 정밀 의료, 디지털 헬스케어, 바이오 이미징 산업과의 연계 가능성도 높게 평가되고 있다.
손 교수는 “양자기술은 미래 컴퓨팅뿐 아니라 첨단 의료·바이오 산업의 핵심 플랫폼으로 빠르게 발전하고 있다”며, “이번 양자플래그십 사업을 통해 국내 양자센서 기술 경쟁력을 높이고, 차세대 양자 바이오·의료 산업 생태계 구축에 기여하겠다”고 밝혔다.
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