성균관대 이진기 교수팀, AI 기반의 이중에멀젼 생성 자동화 시스템 개발 … 실험 효율성·정확도↑

성균관대학교는 기계공학부 이진기 교수 연구팀이 미국 펜실베이니아 대학교 화학·분자생명공학부 이대연 교수 연구팀과 함께 인공지능(AI) 기술을 활용해 이중에멀젼(내부 액적이 또 다른 액적 내부에 유화돼 존재하는 복합 유체구조) 라이브러리 생성 과정을 자동화한 시스템(ADLib)을 개발했다고 1일 밝혔다.

이 기술은 고속카메라와 딥러닝 기반 객체 인식 모델, 피드백 제어 알고리즘을 통합해 이중에멀젼을 정밀하게 생성·분류·수집하는 과정을 완전 자동화한 것이 특징이다.

기존의 미세유체기기를 활용한 이중에멀젼 생성은 고도의 숙련을 요구하며 외부 요인에 민감해 사용자의 지속적인 관찰과 개입이 필요했다.

공동 연구팀의 ADLib 시스템은 이 과정을 완전 자동화해 반복성과 신뢰성을 획기적으로 향상했다.

연구팀은 객체 인식(영상이나 이미지에서 특정 물체를 찾아내고 위치와 종류를 식별하는 AI 기술) 모델을 통해 이중에멀젼 생성상태를 실시간으로 분석하고, 이상 상태 감지 시 자동으로 회복 조치를 취해 정밀한 생성 모드를 유지할 수 있도록 했다.

또한 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 통해 크기, 셸 두께, 농도 등 원하는 특성의 범위를 입력하면 25종의 균일한 이중에멀젼으로 이뤄진 액적 라이브러리를 자동으로 생성·수집할 수 있다.

이 교수는 "이번 연구는 미세유체 기반 복합 액적 생성의 전 과정을 AI로 대체한 최초의 사례로, 자동화 실험 시스템의 새로운 기준을 제시한 것"이라며 "앞으로 약물전달체 설계, 고속 생물학 실험, 신소재 탐색 등 다양한 분야에서 실험 효율성과 정확도를 크게 높일 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 나노·재료과학 분야의 권위 있는 국제학술지 '스몰'에 지난달 온라인 게재됐다. 이진기, 이대연 교수가 교신저자, 신성훈 성균관대 박사과정이 제1저자로 각각 참여했다.

이번 연구는 4단계 두뇌한국(BK)21 사업 대학원생 해외연수 지원사업과 교육부, 과학기술정보통신부, 미국 NSF의 지원을 받아 수행됐다.