인하대학교(총장 조명우)는 박동혁 화학공학과 교수 연구팀이 최근 국내외 공동연구를 통해 전통 한지를 활용한 X선 3차원 영상 복원 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

이번 기술은 단 3장의 X선 사진만으로 인체 내부 구조를 3차원 영상으로 재구성하는 방식이다. 기존에는 X선으로 입체 영상을 얻기 위해 컴퓨터단층촬영(CT)처럼 수십 장에서 수백 장의 사진을 촬영해야 했지만 연구팀은 인공지능(AI)을 활용해 적은 수의 X선 사진만으로도 3차원 구조를 복원할 수 있는 가능성을 제시했다.

연구팀은 전통 한지의 주성분인 셀룰로오스를 기반으로 얇고 유연한 X선 검출 필름도 함께 개발했다.

X선 검출 필름은 X선을 감지해 영상으로 바꾸는 장치다. 기존의 딱딱한 평판형 검출기와 달리 이번에 개발한 필름은 피부처럼 구부러지는 특성을 가져 곡면에 밀착할 수 있다. 이를 통해 촬영 과정에서 발생할 수 있는 영상 왜곡을 줄일 수 있다.

핵심 기술은 셀룰로오스 표면에서 직접 결정을 성장시키는 방식이다. 연구팀은 납이 들어가지 않는 친환경 페로브스카이트 결정을 셀룰로오스 섬유 위에서 성장시켰다. 페로브스카이트는 X선을 빛으로 바꾸는 데 활용되는 소재다. 연구팀은 이 방식을 통해 필름 두께를 낮추면서도 X선을 빛으로 전환하는 성능을 유지했다.

여기에 AI 기반 영상 복원 기술을 결합했다. 연구팀은 서로 다른 각도에서 촬영한 X선 사진 3장에서 AI가 뼈 등 원하는 부위만 자동으로 구분하도록 했다. 이후 구분된 정보를 조합해 하나의 3차원 입체 모델로 재구성했다.

실제 조류 다리뼈를 대상으로 한 실험을 통해 기술의 정확도를 검증했다. 그 결과 고가의 CT 장비 없이도 기존 X선 촬영 인프라를 활용해 입체 진단 정보를 얻을 수 있는 가능성을 확인했다.

이번 기술은 방사선 노출량과 장비 비용을 낮출 수 있다는 점에서 의미가 있다. 향후 응급 의료 현장이나 의료 인프라가 부족한 지역에서 활용 가능성이 있을 것으로 기대된다.

이번 연구는 저비용 친환경 소재와 AI 기술을 결합해 3차원 X선 영상 재구성의 새로운 가능성을 제시했다는 평가를 받아 국제학술지 ‘Nature Communications’에 최근 게재됐다.

연구는 박동혁 인하대 화학공학과 교수, 이규상 미국 버지니아대(UVA) 교수, 조상은 동국대 교수, 김경학 한양대 교수 연구팀이 공동으로 진행했다. 공동 제1저자인 김석호 박사는 인하대 화학공학과에서 박사학위를 받은 뒤 현재 미국 버지니아대에서 박사후연구원으로 재직 중이며 배병준 박사, 김도완 박사와 함께 연구를 주도했다.

박동혁 인하대 화학공학과 교수는 “이번 연구는 전통 한지 기반 친환경 소재와 인공지능 기술을 결합해 X선 영상 진단의 새로운 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 있다”며 “향후 저비용·저선량 3차원 X선 영상 기술로 발전할 수 있도록 후속 연구를 이어가겠다”고 말했다.