전자융합공학과 심준섭 교수,

질병인터넷 (IoD) 플랫폼 개발

- 저비용으로 배포 가능하고 인터넷 연동된 정밀 감염병 분석 시스템 -

- 초기 감염자도 높은 정확도로 검사할 수 있어 감염병 전파 현황을 실시간으로 파악 가능 -

- Advanced Materials Technologies 저널(Impact Factor: 8.856) 표지 논문 선정 -

본교 심준섭 교수(전자융합공학과) 연구팀은 질병인터넷(IoD, Internet of Disease)이란 개념을 최초로 제안하고, 이를 구현하기 위해 저렴한 비용으로 제작할 수 있고 인터넷에 연동되어지는 정밀 감염병 분석 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템은 소량의 침을 이용해 COVID-19 등의 감염병을 진단할 수 있고, 매우 낮은 농도까지 바이러스 검출이 가능하여 초기 감염자도 정확하게 검사할 수 있다. 연구 결과는 첨단 재료 분야의 세계적인 SCI 저널인 Advanced Materials Technologies 의 표지 논문(Frontispiece Cover)으로 선정되었다.

COVID-19과 같은 감염병에 대한 첨단 방역 시스템을 구축하기 위해서는 감염병 전파상황에 대해 정확하고 빠른 정보 수집이 필수적이다. 현재 신속진단키트를 이용한 검사는 초기 감염자의 경우에는 정확도가 낮고, PCR 검사의 경우는 검사 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 차세대 첨단 방역 시스템을 구축하기 위해서는 검사 정확도가 높은 정밀 분석 시스템을 저렴한 비용으로 제작하고, 이를 전국 각지에 배포하고 인터넷에 연동시켜서 감염병 검사 결과를 수집하여 모니터링할 수있는 플랫폼을 구축해야 한다.

심준섭 교수 연구팀은 정밀 혈액 검사에서 활용되는 효소면역측정법(ELISA)을 이용해 COVID-19을 검사할 수 있는 시스템을 개발하였다. 저렴한 비용으로 시스템을 제작하기 위하여, 시약을 순차적으로 이동하는 밸브와 펌프 기능이 탑재된 바이오칩을 개발하였고, 롤러가 국부적으로 누르는 힘으로 바이오칩이 작동되도록 하여 시스템 구성을 단순화하였다. 또한 효소면역측정법의 다양한 시약 반응을 위하여, 인공지능 AI 기술을 이용해 시약의 이동 및 반응 시간을 제어하고 완전자동화 하였다.

개발된 시스템은 침에 포함된 COVID-19 바이러스를 0.01 ng/ml 의 낮은 농도까지 검출하여 초기 감염자도 정확한 검사가 가능하다. 또한 저렴한 비용으로 널리 배포하여 인터넷 서버에 연결할 수 있고, 전국 각지의 검사 결과를 웹사이트에 게시된 지도에 표시하여 감염병 전파 상황을 실시간으로 파악할 수 있도록 하였다. 이를 통해 감염병 전파상황이 인터넷에 연동되는 질병인터넷(IoD, Internet of Disease) 플랫폼을 구축하였다.

심준섭 교수는 “이번 연구는 첨단 방역 시스템 구축을 위하여 전국 각지에서 발생하는 감염병 현황을 실시간으로 모니터링할 수 있는 질병인터넷 플랫폼을 구현한 것으로서, 빠른 초기 대응이 필요한 감염병 방역을 AI 및 IoT 기술을 이용해 보다 효율적으로 수행하는데 기여하게 되었다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 범부처전주기의료기기연구개발사업, 치매극복연구개발사업, 한국연구재단 일반연구지원사업, 광운대학교 교내연구비 지원으로 수행되었고, 연구 결과는 Advanced Materials Technologies 저널(JCR Q1 랭킹, Impact Factor: 8.856)의 표지 논문으로 게재되었다. (표지논문: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202270054)