글 : 오민영 / 사진 : 박창수

체내 면역력 증강, 더 나아가 영원한 활기와 변치 않는 건강은 인류가 아직 풀어내지 못한 과제라고 할 수 있다. 만약 이와 직접적인 연관이 있는 세포 활성화를 명확한 지표 삼아 의약품이나 건강기능식품 등의 효능을 개선할 수 있다면 무병장수가 마냥 요원하진 않을 테다. 고려대학교 이아현 연구팀이 생명공학과 전자공학, 그리고 인공지능 기술을 융합해 혁신적인 아이디어를 구현하고자 한 배경이다. 아울러 한국여성과학기술인육성재단(WISET) 여대학원생 공학연구팀제에 참여해 능동적으로 과제를 추진하면서 과학기술정보통신부 장관상 (최우수상) 수상과 함께 미래 연구자의 길로 첫발을 내디뎠다.

Q1. 화기애애한 분위기가 돋보이는 고려대학교 이아현 연구팀의 단합과 소통이 참으로 보기 좋습니다.

이아현 연구책임자 – 반갑습니다. 고려대학교 전자정보공학과라는 공통점을 통해 서로 연이 닿은 우리 팀은 서성규 교수님의 지도로 올해 여대학원생 공학연구팀제 지원사업에 참여했습니다. 대학원 석박사 통합과정을 거치고 있는 제가 연구책임자를 맡았고요. 같은 학부 4학년 강수연 ‧ 장혜지 ‧ 천호진 ‧ 최강 팀원이 함께 과제에 참여해 완성도를 높였습니다.

Q2. WISET 여대학원생 공학연구팀제 지원사업을 눈여겨보고 도전한 계기가 있는지요.

서성규 교수 – WISET 이메일 뉴스레터를 통해 여대학원생 공학연구팀제 지원사업 공고를 접하고, 이아현 연구책임자에게 전달했어요. 과연 지적 호기심이 강하고 연구 결과를 객관적으로 평가 받으며 동기 부여하려는 의지가 있다 보니, 금세 뜻이 맞는 구성원을 찾아 팀을 구성하더군요.(웃음)

생각해보면 많은 여학생이 학부 졸업 후 취업과 대학원 진학 사이에서 고심하지만, 일반적으로 학계에 머무르기보다는 좋은 직장을 선택하는 경향이 있습니다. 지식을 깊이 있게 탐구하는 삶 역시 폭넓은 길로 이어질 수 있으나 인정받는 경지에 이르기까지 막연한 불안감이 들기 마련이니까요.

그런데 이아현 연구팀이 과제 추진을 통해 점차 성장하는 모습을 지켜보면서 해당 지원사업이 비슷한 상황의 미래 여성과학기술인에 자신감을 부여할 수 있겠다는 확신이 들었습니다. 프로젝트 기간 내내 즐겁게 몰입하는 팀 전체가 더없이 행복해 보였던 까닭입니다. 단지 그 마중물을 터준 입장으로서 우수 지도 교수상을 받아 과분한 마음이고, 오롯이 구슬땀 흘려 좋은 결실을 거둔 연구팀 여러분이 고마울 뿐입니다.

Q3. 올해 추진한 ‘인공지능 기술을 이용한 자연살해(Natural Killer, 이하 ‘NK’)세포 면역력 진단 광학 시스템 개발’이란 주제가 매우 흥미로운데요.

서성규 교수 – NK세포는 선천 면역에 힘입어 체내 바이러스, 암이나 종양 등의 이상을 감지하고, 원인을 파괴합니다. 즉, 건강과 활력에 이바지하는 주요 지표라고 할 수 있죠. 그런데 기존엔 해당 세포 활성도를 정확한 수치로 검증할 방법이 존재하지 않았습니다. 예를 들어, 면역력 개선에 탁월하다는 건강기능식품이나 의약품을 복용했을 때 개인적인 의견에 의지해 효능을 가늠할 뿐이었어요. 이아현 연구팀이 생명공학과 전자공학의 융합기술을 바탕으로 이 같은 이슈를 해결하는 시스템과 장비 개발에 나선 배경입니다.

사실 초창기 아이디어는 제가 제안했지만, 이아현 연구책임자와 네 팀원이 관련 분석 기법에 인공지능을 도입하자고 제안하면서 구체적인 방향을 완성할 수 있었어요. 상당히 신선한 발상이었기에 관심 있게 지켜보며 가이드하는 보람이 있었답니다.(웃음)

Q4. 그럼, 각자 어떤 역할을 담당했는지 간략히 소개해볼까요.

이아현 연구책임자 – 저는 연구 총괄 수행과 팀원 멘토링을 담당했습니다. 또한, 우리 팀이 염두에 둔 주제가 넓은 범위를 아우르는 만큼 전체 구성원을 광학 시스템 개발과 인공지능 개발, 두 가지 영역으로 나눠 역할을 배분했습니다.

참고로, 광학 시스템 개발은 장혜지 팀원이 담당했고, 같은 학과 소속 학생 2명이 프로젝트에 조력했습니다. 동시에 강수연 ‧ 천호진 ‧ 최강 팀원이 인공지능 개발을 맡아 각고의 노력을 기울였죠.

강수연 팀원 – 앞서 설명과 같이, 인공지능 개발에 참여했습니다. 관련 분야 논문을 탐독하며 연구에 적용하기 적합한 알고리즘을 조사하고, 딥러닝 학습을 위한 데이터베이스 구축에 집중했어요.

장혜지 팀원 – 과제 목표인 체내 면역력 활성도 측정은 NK세포 그림자 이미지 패턴 변화를 통해 판단할 수 있습니다. 따라서 저는 해당 이미지 촬영에 필요한 광학시스템 설계에 동참했습니다.

천호진 팀원 – 다양한 세포 이미지를 수집한 다음엔 인공지능이 차이를 구별하기 위한 머신러닝을 진행해야 하는데요. 그 전에 이미지를 잘 인지할 수 있도록 윤곽 개선하는 전처리 과정을 알고리즘으로 구축했습니다. 궁극적으로 불필요한 중복 데이터를 제거해 정확한 결과를 찾아낼 수 있게끔 뒷받침했지요.

최강 팀원 – 아울러 딥러닝이 예상대로 NK세포 변화를 구별해 유의미한 성과로 연결하는지 살피고 분석했습니다.

Q5. 연구수행 과정에서 고충은 없었나요. 원만하게 해결할 수 있었다면 비결은요.

이아현 연구책임자 – 대학원과 달리 학부에선 7개월 이상 지속하는 연구에 참여할 기회가 많지 않습니다. 달리 말해, 중간에 팀 내 사기가 저하하는 상황이 벌어질 수 있다는 의미죠. 따라서 우리 팀은 시험 기간을 제외한 매주 화요일에 정기 모임을 열고 자신이 이룬 성과를 발표했습니다. 또, 맡은 일이 잘 풀리지 않아 우울할 땐 용기를 북돋워 주곤 했어요.

아울러 2개월마다 광학시스템 개발과 인공지능 개발 영역이 각각 제출한 보고서를 토대로 전체 프로젝트 보고서를 완성했습니다. 이러한 기록을 통해 각자 이룬 실적을 시기별로 살펴보고 힘낼 수 있었죠.

Q6. 특별히 기억에 남는 에피소드가 적지 않았을 듯합니다.

장혜지 팀원 – 대규모 연구에선 훨씬 값나가는 장비와 기계를 활용하겠지만, 학부생인 저는 이번에 광학시스템을 구축하기 위해 사양이 좋은 카메라를 구매하면서 굉장히 설렜답니다. (웃음) 다만 큰 기대를 안고 실험해보니 기존과 명확한 차이가 없어서 당황했죠. 친절한 해설이 있는 전공 서적과 달리 답을 직접 찾아가야 하는 프로젝트는 온갖 변수가 도사리고 있어서 시행착오를 겪기 일쑤였어요. 그러한 고충을 이기고 성과를 얻었기에 비할 데 없이 소중하죠.

강수연 팀원 – 이전에 인공지능 코딩을 사용한 적은 있었지만, 막상 딥러닝은 처음 접하기에 코드 설계나 수정 시 예상한 결과가 나오지 않으면 속상하더라고요. 또, NK세포 그림자 이미지를 촬영하고 직접 비교해가며 AI 모델을 학습시킬 데이터베이스를 만들다 보니 시일이 꽤 많이 걸렸습니다. 다행히 공들인 수고가 헛되지 않아 뿌듯했고, 동시에 실제로 이뤄지는 연구 절차를 이해할 수 있었어요.

Q7. 해당 연구를 통해 다양한 성과가 뒤따랐습니다.

이아현 연구책임자 – 우선 올해 대한전자공학회에서 무사히 포스터 발표를 마쳤고요. 더 나아가 겨울방학 동안 인공지능 개발 영역에서 애쓴 팀원 여러분과 내용을 더 보충해 논문을 작성할 계획입니다. 관련 특허도 2건을 출원했습니다.

더불어 팀 대표로 내년 1월 말 미국 샌프란시스코에서 열리는 포토닉스 웨스트(Photonics West) 무대에 올라 우리가 연구한 주제에 대해 구두 발표를 진행할 예정입니다. 국제광공학회(SPIE)에서 주최하는 세계적인 콘퍼런스인 만큼 최선을 다해야죠.

Q8. 돌이켜보건대, 공학연구팀제에 동참하면서 이전보다 더 성장한 바가 있다면요.

이아현 연구책임자 – 연구팀을 총괄하는 경험은 여태껏 없었는데 전체 프로젝트를 이끌면서 리더십과 협동심에 대해 조금이나마 이해할 수 있었습니다.

강수연 팀원 – 실험에 실패하면 낙담하기보다 다시 시도하면서 근성과 인내심을 배웠습니다. 사실 과학자의 가장 큰 덕목은 끈기가 아닐까요?(웃음)

장혜지 팀원 – 학부에선 강의로 지식정보를 습득했다면 연구를 통해선 능동적으로 방법을 모색하는 방법을 배웠습니다. 특히 새로운 이슈에 관심 갖고 실행하기 위해 적극적으로 앞장서는 이아현 연구책임자님을 보면서 예비 여성과학기술인으로서 같은 길을 걸어가고 싶다고 생각했어요.

천호진 팀원 – 다채로운 시행착오를 겪으며 해결책을 찾다 보니 사소한 차이를 지나치지 않고 근거와 이유를 찾아보는 습관이 생겼어요. 아이디어를 논리적으로 설명하고자 노력을 기울이기도 하고요.

최강 팀원 – 우리 실생활에 유용한 연구에 대해 깊이 있게 생각해보는 시간을 가졌습니다. 특히 융합기술의 가능성은 무궁무진한 듯 해요.

서성규 교수 – 학교에서 연구, 논문, 기술성과 사업화 등을 두루 추진하다 보면 모든 학생을 일일이 살피며 대화 나누기가 쉽지 않습니다. 그런데 여대학원생 공학연구팀제 지원사업을 거치면서 학문 후속세대인 대학원생이 학부생을 이끌고 같이 연구하는 방식이 어쩔 수 없이 생기는 공백을 잘 메워줄 수 있겠다는 생각이 들었어요. 성장 가능성과 시너지 효과의 새로운 방향을 발견했다고 할까요.(웃음)

Q9. 밝은 내일을 향한 연구팀의 다짐과 각오가 궁금합니다.

이아현 책임연구자 - 저는 지난 학기에 석사 졸업과 석박사통합과정 진학 사이에서 고심했는데 여대학원생 공학연구팀제를 통해 연구에 대한 흥미를 발견하고, 연구자의 길을 가기로 결정했습니다. 박사 학위 취득 후엔 정부출연연구소에서 활약하거나 대학교수로서 후학을 양성하고 싶어요.

강수연 팀원 – 연구팀에선 유일하게 학부 연구생이 아닌데, 조만간 반도체 분야 취업과 대학원 진학 중에 나아갈 방향을 정할 듯합니다. 어떤 쪽으로든 결국 연구의 길로 향하겠죠.

장혜지 팀원 – 저를 비롯해 천호진 ‧ 최강 팀원은 나노/바이오 포토닉스 연구실에서 학부연구생으로 활동하며 대학원 발표를 기다리고 있어요. 진학 후엔 바이오 센싱 영역에 관심을 가져보려 합니다.

천호진 팀원 – 올해 대학원에 입학한다면 석박사 통합과정을 거쳐 우리 팀 연구주제인 융합기술 범위를 더 확장하고, 새로운 가능성을 발견하고 싶습니다. 덧붙여 이아현 연구책임자님과 강수연 ‧ 장혜지 팀원을 비롯한 모든 미래 여성과학기술인을 응원합니다!

최강 팀원 – 앞서 천호진 팀원과 같은 맥락인데, 저는 생명공학과 반도체, 인공지능 등의 융합 분야에서 신기술을 발견하고 싶어요. 우리 꿈이 꼭 이뤄지길 기원해봅니다.