이진기 성균관대 기계공학부 교수 연구팀이 펜실베니아 대학교 화학·분자생명공학부 이대연 교수 연구팀과 손잡고 인공지능(AI) 기술을 활용한 이중에멀젼 라이브러리 생성 자동화 시스템 ‘ADLib’(Automated Droplet Library generator)을 개발했다고 31일 밝혔다.
이 시스템은 고속카메라, 딥러닝 기반 객체 인식 모델, 피드백 제어 알고리즘을 결합해 이중에멀젼을 정밀하게 생성, 분류, 수집하는 전 과정을 완전 자동화한 것이 특징이다. 이중에멀젼은 내부 액적이 또 다른 액적 안에 유화된 복합 유체 구조로, 세포 배양, 약물 전달, 스마트 소재 합성 등 다방면에서 활용도가 높다.
기존 미세유체 기기를 활용한 이중에멀젼 생성은 숙련된 기술과 외부 요인에 민감해 지속적인 관찰이 필요했으나, 연구팀의 ADLib은 이러한 수작업 의존성을 없애고 자동화해 반복성 및 신뢰성을 개선했다. 연구팀은 객체 인식 기술로 생성 상태를 실시간 분석하고 이상 징후 발생 시 자동 복구 기능을 통해 안정적인 생산을 유지한다.
사용자는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 통해 원하는 크기, 셸 두께, 농도 등의 조건을 입력하면 25종의 균일한 이중에멀젼으로 이루어진 액적 라이브러리를 자동으로 생성 및 수집이 가능하다.
이진기 성균관대 교수는 “이번 연구는 미세유체 기반 복합 액적 생성을 AI로 자동화한 세계 최초 사례로 실험 시스템의 새 기준을 제시했다”며 “약물 전달체 설계, 고속 생물학 실험, 신소재 개발 등에서 효율성과 정확도를 크게 높일 것”이라고 전했다.
이번 연구는 교육부와 과학기술정보통신부, 미국 NSF의 지원으로 진행됐으며, 나노·재료과학 분야 국제학술지 ‘Small’(IF: 13)에 지난 3월 온라인 게재됐다.