국립부경대 임도진 교수팀, 범용 액적 제어 알고리즘 세계 첫 개발

전극 제어 복잡도 70% 감소
메모리 자원 96% 절감 입증
오가노이드 배양 자동화 기여

L-SPAA 알고리즘 이미지(임도진 교수)./국립부경대 제공

국립부경대학교 임도진 교수 연구팀이 디지털 미세유체 시스템의 난제를 해결할 수 있는 세계 최초의 범용 액적 제어 알고리즘을 개발해 학계의 주목을 받았다.

임도진 교수(화학공학과) 연구팀은 '접촉 전하 전기영동(CCEP) 기반 디지털 미세유체 시스템'을 위한 표준 알고리즘인 'L-SPAA'를 개발했다.

이번 연구 성과는 기기 및 계측 분야 세계적 권위지인 'Sensors & Actuators: B. Chemical'에 게재돼 학술적 가치를 인정받았다.

기존 CCEP 기술은 액적 이동 경로마다 전극 제어 규칙을 일일이 설정해야 하는 복잡성 때문에 상용화에 한계가 있었다.

연구팀은 모든 전극의 극성을 교차로 배치하고 액적 주변의 국소적 대칭 패턴만을 조작하는 혁신적 프레임워크를 정립해 이 문제를 해결했다.

이 기술은 단일 규칙만으로 경로와 관계없이 정밀 제어가 가능하며, 전극 제어 복잡성을 70% 이상 줄이고 메모리 자원을 96% 이상 절감하는 효율성을 보였다.

또한 연구팀은 다중 액적 제어 시 발생하는 전기적 간섭을 막기 위해 '우선순위 기반 제어 전략'을 도입했다.

이를 통해 다수의 세포 스페로이드를 순차적으로 융합하고 배양액을 교체하는 실험에 성공하며, 신약 개발과 암 연구에 필수적인 '오가노이드' 및 '어셈블로이드' 배양 자동화의 가능성을 열었다.

제1 저자인 배서준 박사후연구원은 "L-SPAA는 CCEP 제어 기술의 명확한 표준을 제시한 것"이라며 "고사양 장비 없이도 소형 마이크로 컨트롤러만으로 정밀 제어가 가능해져 시스템의 자동화와 소형화를 앞당길 원천 기술이 될 것으로 기대한다"고 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단 중견연구자 지원사업의 지원을 받아 수행됐다.

부산=김성욱 기자 attainuk0518@