성균관대, AI 기반 이중에멀젼 생성 자동화 시스템 개발

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.