GIST, 실시간 정밀 분석 가능한 초소형 AI 분광 센서 개발

(광주=뉴스1) 조영석 기자 = 광주과학기술원(GIST)은 전기전자컴퓨터공학과 이흥노 교수 연구팀이 단 한 번의 이미지 촬영만으로 정밀한 스펙트럼 정보를 재구성할 수 있는 신개념 계산 분광기 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

연구팀은 광학 신호를 필터 단위로 압축 측정한 뒤 AI를 통해 전체 스펙트럼을 복원하는 하드웨어-소프트웨어 융합 구조를 실제로 구현, 기계적 스캔 없이도 고정밀 파장 분석이 가능한 초분광 융합 기술을 완성했다.

연구팀은 주사전자현미경(SEM)을 이용해 다층 박막 필터의 구조적 균일성과 높은 제조 수율도 확인했다. 센서의 전체 크기를 4.5×4.5mm² 으로 줄여 모바일·웨어러블 기기, 현장 진단 플랫폼 등 다양한 응용 환경에 직접 탑재할 수 있는 수준의 초소형화를 실현했다.

이 기술은 △모바일 의료 진단 △식품 안전 검사 △위조 문서 판별 △실시간 환경 모니터링 등 다양한 분야에 활용될 수 있는 차세대 정밀 광센서 플랫폼으로 주목되면서 광학 산업의 패러다임 전환을 이끄는 핵심 원천기술이 될 것으로 기대된다.

분광기는 물질이 빛과 상호작용할 때 나타나는 고유한 파장 특성을 분석해 성분·구조·상태 등을 비침습적으로 파악할 수 있는 핵심 분석 장비다. 의료 진단, 식품 품질 검사, 환경 오염 감시, 예술품 감별 등 다양한 분야에서 정확하고 신속한 분석을 위한 필수 도구로 활용되고 있다.

그러나 기존의 고해상도 분광기는 정밀한 파장 분석을 위해 크고 무거운 기계적 장치를 필요로 하고, 복잡한 구조와 긴 측정 시간 때문에 실시간 현장 적용에 제약이 많았다.

이흥노 교수는 "이번 연구는 초소형 하드웨어와 AI 알고리즘을 통합해 계산 분광기의 정밀도와 효율성을 동시에 끌어올린 사례"라며 "향후 거대언어모델(LLM)과도 결합하면, 사용자가 스마트폰 내부에 장착한 초분광 카메라로 건강 상태나 식품 품질을 스캔하고 그 결과를 자연어로 실시간 안내받는 사용자 경험도 가능해질 것"이라고 말했다.

이흥노 교수가 지도하고 데이비드 사뮤엘 바티(David S. Bhatti) 박사후연구원, 최영인 박사과정생, 반도체공학과 윤훈한 교수가 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)'에 지난 7월 1일 온라인 게재됐다.

kanjoys@news1.kr