10월 과학기술인상, 서울공대 전기정보공학부 한보형 교수 선정

10월 과학기술인상, 서울대 한보형 교수 선정 - 추가 학습 없이 무한 길이 영상 생성 추론 알고리즘(FIFO-Diffusion) 개발 - 영화·게임·광고 등 콘텐츠 제작 비용·시간의 획기적 단축 기대 ▲ 서울대학교 전기정보공학부 한보형 교수 과학기술정보통신부와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 10월 수상자로 서울대학교 전기·정보공학부 한보형 교수를 선정했다고 밝혔다.‘이달의 과학기술인상’은, 최근 3년간 독보적인 연구개발 성과를 창출하여 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정하여 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여하는 상으로, 과기정통부 과학기술진흥기금/복권기금의 재원으로 운용된다. 과기정통부와 연구재단은 ‘2025년 인공지능 주간(9.30~10.2)’을 맞아 추가 학습 없이 무한히 긴 영상을 생성하는 추론 알고리즘을 개발하는 등 컴퓨터 비전 분야에서 선도적인 연구를 수행하여 우리나라 인공지능 기술의 세계적 위상을 높인 한보형 교수를 수상자로 선정하였다. 최근 인공지능 연구에서 생성형 모델은 텍스트, 이미지, 오디오 등 다양한 영역에서 빠르게 발전해 왔으며, 그중에서도 영상 생성은 가장 고난도의 기술적 도전 과제로 주목받고 있다.기존의 확산(diffusion)* 모델은 원하는 설명에 맞는 영상을 생성하는 데 널리 활용되고 있으나, 생성하는 영상 길이에 비례해 메모리 사용량이 기하급수적으로 증가하여 산업적 활용은 물론 학문적 연구에서도 한계가 있었다.* 무작위 노이즈에서 시작해 점진적으로 노이즈를 제거(고품질 이미지를 복원)하는 역확산 방식한보형 교수는 사전 학습된 확산(diffusion) 모델을 그대로 활용하면서도 사실상 무한히 긴 영상을 생성할 수 있는 피포 디퓨전(FIFO-Diffusion : First-In-First-Out)이라는 추론 알고리즘을 개발하여 이 문제를 해결하였다.피포 디퓨전의 핵심은 대각선 디노이징(diagonal denoising)*으로 컨베이어 벨트처럼 순차적으로 프레임을 배치하여 앞쪽부터 단계적으로 영상을 생성(노이즈를 제거)하는 방식이다. 이 방식은 비디오 길이가 늘어나더라도 메모리 사용량이 고정되어 기존 모델의 메모리 한계를 극복할 수 있다.* 기존과는 달리 여러 프레임에 걸쳐 서로 다른 노이즈 레벨을 갖는 프레임들을 동시에 디노이징또한, 한보형 교수는 긴 시퀀스를 작은 구간으로 나눠 안정성을 높이는 ‘잠재 구간 분할’(Latent Partitioning)과 상대적으로 깨끗한 프레임을 활용하여 품질을 개선하는 ‘미래 참조 디노이징’(Lookahead Denoising) 기법을 더해 장시간 영상에서도 높은 화질과 시간적 일관성을 확보하였다.해당 연구 성과는 2024년 12월 신경정보처리시스템학회(NeurIPS)에서 발표되었으며, 연구팀이 공개한 소스코드는 현재 깃허브(GitHub)에서 450개 이상의 별(star)을 받으며 전 세계 연구자와 개발자들에게 활용되고 있다. 한보형 교수는 “이번 연구는 기존 비디오 생성 모델이 가진 고정 길이 및 메모리 병목 문제를 새로운 추론 알고리즘으로 해결한 데 의의가 있다”라며 “향후, 영화, 게임, 광고 등 다양한 응용 분야에서 콘텐츠 제작 비용 및 제작 시간을 획기적으로 단축할 수 있을 것”이라고 기대를 밝혔다. 앞으로, 과기정통부는 과학기술 강국을 만들기 위해 과학기술인들이 AI 등 첨단 기술 연구에 전념할 수 있는 연구 생태계를 조성하고, 우수한 성과를 내는 연구자에 대한 보상과 예우를 더욱 강화해나갈 계획이다.

서울공대 이태준 박사과정생, 제1회 관악구 청년상 표창 수상

서울공대 이태준 박사과정생, 제1회 관악구 청년상 표창 수상청년정책 활성화 및 지역사회 발전 공로 인정받아▲ (왼쪽에서 세 번째) 이태준 서울대학교 협동과정 기술경영경제정책전공 박사과정생, (오른쪽에서 세 번째) 박준희 관악구청장서울대학교 공과대학은 협동과정 기술경영경제정책전공 박사과정 3학년에 재학 중인 이태준 학생이 최근 ‘제1회 관악구 청년상 표창’을 수상했다고 밝혔다.관악구청은 지난 9월 20일 ‘청년의 날’을 기념해 청년친화도시 조성에 기여한 유공 구민을 대상으로 관악구청장 표창을 시상한 바 있다. 이태준 학생은 청년정책 활성화와 지역사회 발전에 기여한 공로를 인정받아 첫 관악구 청년상 표창을 받는 영예를 안았다. 이태준 학생은 제6기 관악청년네트워크 위원으로 일자리·창업분과장을 역임하며 청년정책 수립·활성화를 위한 다양한 노력을 기울여왔다. 아울러 지난 7월 21일 서울 용산구 백범김구기념관에서 열린 광복 80년 기념사업추진위원회의 위원으로 위촉되어 기념사업의 추진방향 및 추진사업 결정, 종합계획 등 광복 80년 기념사업의 주요 업무를 심의하고 있다.또한 생태복원 네이처테크 스타트업인 ‘주식회사 인베랩(InvaLab)’의 부대표 및 공동창업자로서 AI·드론 기반의 자연 생태계 복원 통합 솔루션을 제공해온 공로를 인정받아 올해 6월에는 DB김준기문화재단 및 서울대학교 창업지원단으로부터 창업장학금을 수여받은 바 있다.서울대학교 내에서도 생활협동조합(SNUCO) 대의원으로서 학생 자치에 참여하는 동시에, 대학원총학생회(SNUGC) 선거관리위원회 및 기획조정위원회 위원으로 활동하며 주요 현안 논의에 노력을 기울여왔다. 최근 서울대학교 80년사 편찬 과정에서는 이공계열 대학원생 대표로 인터뷰에 참여해 의견을 제시하며 학내 역사 기록에도 기여했다.이태준 학생은 “전국 최초로 청년친화도시로 지정된 관악의 청년들이 서로를 돕고 응원하며, 깊은 유대감과 소속감을 느낄 수 있는 공동체가 안정적으로 자리잡을 수 있도록 보다 실질적인 청년정책 수립에 보다 힘써나가겠다“고 수상소감을 밝혔다.▲ 이태준 서울대학교 협동과정 기술경영경제정책전공 박사과정생[문의]서울대학교 공과대학 대외협력실 배장윤 직원 / jybae311@snu.ac.kr

서울공대 전기정보공학부 권성훈 교수팀, 단 하루 만에 의약품 무균 여부 판별하는 신속 검사법 개발

서울공대 전기정보공학부 권성훈 교수팀, 단 하루 만에 의약품 무균 여부 판별하는 신속 검사법 개발 - 14일 소요 무균 시험 하루 만에 마치는 기술 제시 - 무균 검증 후 환자 투여가 불가능했던 바이오의약품도 적용 가능 - 의공학 분야 최고 권위지 'Nature Biomedical Engineering' 게재  ▲ (좌측부터) 서울대학교 전기정보공학부 권성훈 교수, 서울대학교병원 의생명과학과 이은주 교수, 고려대학교 KU-KIST 융합대학원 김태현 교수, 서울대학교 강준원 박사, 서울대학교 김하민 연구원, 서울대학교 장해욱 박사서울대학교 공과대학(이하 서울공대)은 전기정보공학부 권성훈 교수 연구팀이 서울대학교병원 의생명과학과 이은주 교수, 고려대학교 KU-KIST 융합대학원 김태현 교수 연구팀과 공동으로, 기존에는 14일이 걸리던 의약품 무균 검사를 단 하루 만에 마칠 수 있는 ‘신속 무균 시험법(NEST, Nanoparticle-based Enrichment and rapid Sterility Test)’ 개발에 성공했다고 밝혔다. 이번 연구성과는 의공학 분야의 최고 권위지 중 하나인 '네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)'에 게재됐다. ■ 연구 배경ﾠ대한약전에 따른 무균시험법은 의약품이나 의료기기 등 균이 없어야 하는 제품이 실제로 무균 상태인지 확인하는 시험법으로, 일반적으로 14일이 소요된다. 아울러 최근 제약시장에 새롭게 등장한 세포·유전자 치료제 등의 바이오의약품에도 이와 동일한 확인 시험법이 적용된다. 바이오의약품은 현대 생명공학의 산물로, 난치 혈액암 환자를 완치시킨 CAR-T 세포치료제, 팬데믹의 흐름을 바꾼 코로나19 mRNA 백신, 그리고 암 면역치료의 핵심 무기가 된 단일클론항체 등이 대표적이다. 이 의약품들은 불치의 영역으로 여겨지던 암을 완치시키고, 치료 기회가 없던 환자에게 새로운 선택지를 제공하는 등 난치병 치료의 새로운 길을 연 바 있다. 이처럼 미래 의료의 핵심으로 그 중요성이 부각되면서, 글로벌 바이오의약품 시장은 2024년 기준 약 4,000억 달러(약 550조 원) 규모로 추정되며, 매년 약 15% 이상의 높은 성장세가 이어질 것으로 전망된다. 하지만 빠른 시장 성장 및 기술 진보와는 대조적으로, 바이오의약품의 품질관리 기준은 과거 합성의약품의 기준을 답습하는 데 머물고 있다. 이 기준은 유효기간이 수일에 불과한 최신 세포·유전자 치료제 등 바이오의약품의 특성을 반영하고 있지 않기 때문에 큰 문제를 낳는다. 바이오의약품의 무균시험 결과를 기다리는 사이, 약효는 사라지고 환자는 치료 기회를 놓칠 수 있는 것이다. 결국 의약품의 무균 입증이 완료되지 않은 상태에서 환자에게 투여할 수밖에 없는 경우가 발생한다. 이는 환자 안전과 치료 효과 사이에서 불가피하게 감수해야 했던 한계였다.▲ 그림1. NEST 신속 무균 시험 기술을 통한 무균 시험 시간 단축 효과ﾠ■ 연구 성과이 문제의 해결에 나선 공동 연구진은 기존 검사에 소요됐던 14일의 기간을 단 하루 이내로 단축한 신속 무균 검사 기술인 NEST를 개발했다. 환자에게 무균이 입증된 바이오의약품을 제때 안전하게 투여할 수 있는 가능성을 연 것이다. 연구진은 우리 몸의 선천 면역 반응(침입균을 구별하는 방어 체계)에서 아이디어를 얻어, 다양한 병원균에 선택적으로 결합하는 특수 펩타이드 코팅 자성 나노입자를 활용해 의약품 내 극미량의 병원균을 신속히 농축했다. 이어 광범위한 미생물의 대사 신호를 실시간으로 고감도 형광 검출할 수 있는 전용 이미징 칩과 자동화 장비를 개발해 기존보다 수십 배 빠른 속도와 높은 신뢰도를 동시에 확보하는 성과를 거뒀다. 특히 최소 5시간에서 최대 18시간 이내에, 14가지 균종에서 극미량의 균(1ml당 하나의 균체) 검출이 가능함을 확인했다. 더 나아가, 공동 연구진은 임상등급의 줄기세포와 1회 투여 비용이 수억 원에 달하는 CAR-T 세포치료제 등 실제 투여용 샘플을 활용해 검증을 수행했고, 그 결과 NEST가 실험실 단계를 넘어 실제 환자 시료에서도 안정적으로 작동함을 확인했다.서울대학교병원 의생명과학과 이은주 교수는 "첨단재생의료 분야에서 제조 직후 환자에게 즉시 투여되는 바이오의약품의 경우, 완제에 대한 14일 무균 검증은 완료되지 않은 상태에서 처치가 이루어질 수밖에 없었다"며 "향후 완제에 대해서도 당일 무균성을 확인하고 환자에게 투여할 수 있게 된다면, 관련 규제 체계에도 변화가 뒤따를 것이며 환자 안전성 역시 획기적으로 개선될 것"이라고 밝혔다.권성훈 교수가 대표로 있는 종합 미생물 진단 기업 ㈜퀀타매트릭스와 서울대학교병원은 NEST의 현장 적용을 위해 지난 8월 신속 무균 검증 연구 및 사업화를 위한 업무협약(MOU)을 체결하고 대규모 임상 검증에 착수했다. 서울대병원은 환자용 세포·유전자 치료제를 자체 생산·운영하는 인프라를 갖추고 있어, 실제 환자 시료 기반 평가를 신속하게 수행할 수 있다. 또한 퀀타매트릭스는 서울대·고려대·서울대병원 연구진과 'uRAST(세계 최초로 배양 없이 13시간 이내 항생제 감수성·병원체 동정, 2024년 Nature 게재)‘ 기술을 공동 개발하는 등 미생물 진단 분야에서 검증된 기술 개발 및 상용화 역량을 보유하고 있으며, 이를 바탕으로 NEST의 장비·시스템 고도화와 현장 적용을 담당한다. 양 기관은 올해 안에 서울대병원 첨단세포·유전자치료센터 내에 장비 2대를 설치하고, 실제 임상 시료로 성능 평가와 기술 고도화를 진행할 계획이다.■ 기대 효과이번 연구에서 개발된 기술은 바이오의약품을 넘어 패혈증 진단, 식품 안전성 검사, 화장품 무균성 검증, 감염병 확산 초기 대응 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다. 고려대 김태현 교수는 "NEST는 단순한 연구 성과를 넘어 여러 산업 분야로 확장될 수 있는 잠재력이 크다"며 "임상 현장에서 축적되는 데이터를 토대로 신뢰성을 높여갈 것"이라고 전했다.ﾠ서울대 권성훈 교수는 "이번 성과가 환자 안전을 보장하는 새로운 기준으로 자리잡을 수 있도록 추가 검증과 임상 적용을 적극적으로 이어가겠다"면서 "향후 국내를 넘어 글로벌 임상과 규제 환경 개선에도 기여할 계획"이라고 밝혔다.■ 연구진 진로ﾠ이번 논문의 제1저자인 강준원 박사는 2025년 2월 서울대학교 공과대학 협동과정 바이오엔지니어링 전공에서 박사학위를 취득한 후, 현재 한국과학기술연구원(KIST)에서 박사후연구원으로 재직 중이다. 혈액 배양 단계를 생략한 패혈증 진단 플랫폼과 의약품의 신속 무균 입증 플랫폼 등 혁신적인 균 검출 및 항생제 감수성 검사 기술을 개발해왔으며, 산업체 및 서울대학교병원과의 협력을 통해 상용화를 추진하고 있다. 향후 해당 기술들의 임상 적용성과 산업적 확장을 위한 후속 연구를 지속하는 동시에 신생아 패혈증 진단 및 환경 모니터링, 폐렴 모사 시스템 등 감염성 질환의 진단 및 관리 분야로 연구 범위를 넓혀갈 계획이다.[참고자료]- 논문명/저널 : “One-day rapid sterility test for human-derived biopharmaceuticals“, Nature Biomedical Engineering- DOI : https://doi.org/10.1038/s41551-025-01524-3[문의]서울대학교 공과대학 전기정보공학부 권성훈 교수 / 02-880-1737 / skwon@snu.ac.kr