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POSTECH 이상준 연구팀, 백색광을 사용한 딥러닝 기반 홀로그래피 기법 개발

현미경에 값비싼 장비 추가 없이 2D 광학영상을 3D 홀로그램으로 본다

POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 기계공학과 이상준 교수, 유동현 교수, 고태식 박사, 통합과정 이상승씨 연구팀은 딥러닝을 활용해 일반적인 광학현미경의 백색광을 바탕으로 얻은 2D 광학 영상을 3D 홀로그램 영상으로 변환하는 디지털 홀로그래픽 현미경(DHM) 기술을 개발했다. 이 연구 결과는 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 최근 게재됐다.

백색광을 사용하는 광학현미경은 다양한 영역에서 널리 사용되고 있다. 그러나 광학현미경으로 취득한 광학 영상은 수 마이크로미터(μm)의 얇은 초점 심도(depth of focus) 내부에 있는 시료의 2차원 정보만을 제공하기 때문에 정확도가 떨어지고, 3차원 입체 정보를 얻기 어렵다.

이를 보완하기 위해 나온 것이 DHM 기술이다. 이 기법을 통해 시료의 3차원 입체 정보를 담고 있는 홀로그램 영상을 얻을 수 있다. 그러나 회절과 간섭 현상을 이용하기 때문에 고가의 광원(레이저), 고품질의 공간 필터, 거울, 렌즈 등과 같은 비싼 광학부품들이 필요하다.

연구팀은 사물이나 데이터를 군집화하거나 분류하는 데 사용하는 딥러닝 기술에 주목했다. 딥러닝 종류 중 하나인 생성적 적대 신경망(GAN)을 활용해 특정 깊이에 있는 시료에서 초점이 맞지 않는(defocused) 광학 영상을 이에 대응하는 홀로그램 영상으로 변환시키는데 성공했다.

이번에 개발된 기술을 활용하면 고가의 레이저나 값비싼 광학부품 없이 기존의 백색광을 사용해 시료의 3차원 정보를 획득할 수 있다. 특히 질병의 진단, 오염물질이나 표면결함 검출의 정확도를 획기적으로 개선할 수 있으며, 세포의 3차원 동적거동을 분석할 수 있어 기초과학 연구에도 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

이상준 교수는 “시료의 3차원 특성을 분석하기 위해 딥러닝 기법(GAN)을 활용했다”며 “기존의 백색광으로 얻은 시료의 광학 영상을 홀로그램 영상으로 변환하는 최초의 플랫폼”이라고 말했다.

한편, 이 연구는 한국연구재단의 기초연구사업 중견연구자지원사업, 삼성전자미래기술육성센터의 지원을 받아 수행됐다.



















[이슈]北 우리국민 사살에 靑강경대응-北김정은 사과, 정부대응 적절성 논란도
[폴리뉴스 정찬 기자] 연평도 인근 북한 해역서 해양수산부 공무원이 북한군 총격으로 사망해 남북 긴장국면이 조성되는 듯했지만 정부의 사과 요구에 북한 김정은 국무위원장이 “미안하게 생각한다”는 뜻을 청와대에 전하면서 향후 사태 전개 추이를 지켜봐야 될 상황이다. 지난 24일 군 당국에 따르면 서해어업관리단 소속 A씨가 실종된 것은 21일 오전 11시30분경이며 하루 뒤인 22일 오후 3시30분 무렵 A씨가 북한 지역에 있다는 정황을 포착했다. 당시 A씨는 구명조끼를 입고 확인 미상의 부유물에 탑승해 있었다는 것이 군의 설명이다. 군은 22일 오후 4시40분 쯤 방독면을 착용한 북한군이 A씨의 월북 표류경위 진술을 듣는 정황을 파악했고 5시간 후인 9시40분께 실종자에게 총격을 가하고 10시 무렵 시신을 불태운 것으로 파악했다. 군은 10시11분경 북한군이 A씨를 태우는 불빛을 포착했다. 군의 판단에 따르면 이 사건은 두 가지 면에서 충격이다. 첫째, 북한군이 민간인에 총격을 가한 후 시신에 기름을 부어 불태운 ‘반인륜적, 비인도적 행위’다. 다음으로 북한군 수뇌부가 A씨 사살과 시신 훼손을 명령한 정황이다. 북한군은 A씨에서 상황을 청취하고 약 5시간 후 사


[스페셜 인터뷰] 이재갑 교수① “코로나, 전국 단위 대규모 발병하면 아수라장 될 것…추석 고향 방문 자제해야”
“추석 직전 2주가 중요하다. 확진자 수를 낮추지 못한 상태에서 전국으로 확산되면 추석 이후의 상황은 광화문 때보다 훨씬 더 엄청날 수 있다. 고향 방문 자제해야 되고, 지금 방역을 철저히 해서 지역사회에 숨어있는 감염자 숫자를 최소화시키는 것이 정말 중요하다.” 지난 1월 국내 첫 코로나19 확진자 발생 후 우리나라는 전 세계가 호평한 K방역으로 코로나19 감염병 사태가 진정되는 듯 했으나, 8.15 광화문집회를 전후해 재확산 되며 현재 2차 유행 중이다. <폴리뉴스>는 수도권 사회적 거리두기 2.5단계가 2단계로 완화된 직후인 9월 15일, 한림대학교 강남성심병원 외래진료실에서'대한민국 코로나 커뮤니케이터'로 알려진 이재갑 감염내과 교수를 만났다. 먼저 정부의 사회적 거리두기 완화조치에 대한 그의 의견을 물었다. 이 교수는 “정부 입장에서 고려할 게 많았을 것”이라며 말문을 열었다. 2.5단계로 강화된 사회적 거리두기로 소상공인이나 일용직 노동자들이 심각하게 타격을 받는 상황에서 정부가 단계 완화에 대한 압박을 받았을 것이라는 말이다. 그러나 감염병 전문가로서는 상당히 아쉬움을 드러냈다. 이 교수는 “아예 처음부터 2단계로 올리고, 2단계로


[스페셜 인터뷰 동영상] 이재갑 감염내과 교수 "코로나, 추석 고향 방문 자제해야"
"추석 직전이 중요하다. 확진자 수를 낮추지 못한 상태에서 전국으로 확산되면 추석 이후의 상황은 광화문 때보다 훨씬 더 엄청날 수 있다. 고향 방문을 자제해야 되고, 지금 방역을 철저히 해서 지역사회에 숨어있는 감염자 숫자를 최소화시키는 것이 정말 중요하다" 지난 1월 국내 첫 코로나19 확진자 발생 후 우리나라는 전 세계가 호평한 K방역으로 코로나19 감염병 사태가 진정되는 듯했으나, 8.15 광화문집회를 전후해 재확산되며 현재 2차 유행 중이다. 폴리뉴스는 수도권 사회적 거리두기 2.5단계가 2단계로 완화된 직후인 9월 15일, 한림대학교 강남성심병원 외래진료실에서 '대한민국 코로나 커뮤니케이터'로 알려진 이재갑 감염내과 교수를 만났다. 먼저 정부의 사회적 거리두기 완화조치에 대한 그의 의견을 물었다. 이 교수는 "정부 입장에서 고려할 게 많았을 것"이라며 말문을 열었다. 2.5단계로 강화된 사회적 거리두기로 소상공인이나 일용직 노동자들이 심각하게 타격을 받는 상황에서 정부가 단계 완화에 대한 압박을 받았을 것이라는 말이다. 그러나 감염병 전문가로서는 상당히 아쉬움을 드러냈다. 이 교수는 "처음부터 2단계로 올리고, 2단계로 안될 것 같으면 선제적으로 3


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