손석균 경희대 물리학과 교수 연구팀이 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP)이 추진하는 ‘양자과학기술 플래그십 프로젝트’ 사업에 참여한다.
연구팀은 ‘다이아몬드 NV 센터 기반 고감도·고분해능 양자 MRI·심자도 기술 개발’ 과제에 참여해 차세대 양자센싱 플랫폼과 바이오·의료 응용기술 연구를 수행할 예정이다. 이번 사업은 양자센서를 활용해 기존 의료·바이오 이미징 기술의 한계를 극복하고 초정밀 생체 신호 기반 정밀 진단 플랫폼 구축을 목표로 한다. 연구는 최대 8년 규모 장기 프로젝트로 진행된다.
양자센싱은 양자 상태의 미세한 변화를 활용해 자기장·전기장·온도·압력 등을 측정하는 차세대 양자기술 분야다. 최근에는 양자컴퓨팅과 함께 미래 양자산업 핵심 기술로 주목받고 있으며 의료·바이오·반도체·국방·첨단소재 분야로 응용 범위가 확대되고 있다.
특히 다이아몬드 내부 결함 구조인 NV(Nitrogen-Vacancy) 센터는 상온에서도 안정적으로 동작하고 높은 자기장 민감도와 공간 분해능을 확보할 수 있어 차세대 바이오·의료 센서 플랫폼으로 관심을 받고 있다.
현재 MRI 기술은 대형 장비와 극저온 환경이 필요하고 생체 내 미세 자기장 신호를 국소적으로 측정하는 데 한계가 있다. 연구진은 양자 자기장 센서를 활용해 단세포 수준의 극미세 자기장 변화까지 분석할 수 있는 초정밀 이미징 기술 개발에 나서고 있다. 이를 통해 기존 의료영상 기술로 접근하기 어려웠던 세포 수준 생체 신호 분석과 실시간 정밀 진단 기술 구현이 가능할 것으로 기대하고 있다.
연구진은 신규 양자센싱 구조와 외부 환경 변화에 대한 고감도 응답 특성을 활용해 차세대 양자센싱 플랫폼으로의 확장 가능성을 연구하고 있다. 특히 생체 환경과의 호환성, 센서 구조 유연성, 다양한 물리량 동시 측정 가능성 등을 기반으로 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 기술로 측정하기 어려웠던 생체 내 미세 신호를 정밀 분석할 수 있는 양자센싱 기술 개발이 중요하다”고 말했다.
연구진은 이번 연구가 산업화와 의료 응용으로 이어질 수 있을 것으로 기대하고 있다. 개발 기술은 단백질 구조 분석과 단세포 자기장 측정, 대사체 분석, 신약 개발, 조기 질환 진단 등 다양한 분야로 확장 가능하다. 특히 차세대 정밀 의료와 디지털 헬스케어, 바이오 이미징 산업과의 연계 가능성도 주목받고 있다.