포스텍, 딥러닝 기반 인공지능 전자현미경 개발

포스텍(총장 김무환)은 양현종 전자전기공학과 교수, UNIST 석박통합과정 장종규 씨 연구팀이 이고비드, 코셈과 함께 인공지능(AI)으로 제어하는 전자현미경을 개발했다고 20일 밝혔다.

전자현미경은 광학현미경에 비해 훨씬 더 높은 배율과 다양한 정보를 제공하는 장점이 있다. 하지만 전자빔, 시료의 특성, 진공의 이해 등 다양한 지식이 필요해 숙련되지 않은 초보자는 좋은 영상을 얻기가 쉽지 않다. 이 때문에 산업 현장 특히, 생산이나 품질을 담당 분야에서는 전자현미경 사용을 위해 장시간의 특별교육을 하거나 전문가를 채용해야 한다.

양현종 포스텍 전자전기공학과 교수와 유니스트 장종규 석박통합과정생이 공동개발한 인공지능 제어 전자현미경

연구팀은 전자현미경 사용의 어려움을 해결하기 위해 AI을 이용했다. 딥러닝을 기반으로 한 전자현미경은 시료 이미지 품질을 10단계로 평가해 주는 '스코어링(scoring) 머신'과 이를 기반으로 전자현미경 제어 변수를 자동으로 조절하는 '컨트롤(control) 머신'으로 구성됐다. 스코어링 머신과 컨트롤 머신은 각각 지도학습과 강화학습을 통해 학습시킨다. 학습된 머신은 이고비드, 코셈이 공동 개발한 소프트웨어를 통해 전자현미경을 제어한다.

지금까지 시료 이미지를 분석하는 데에 AI가 사용됐다면, 이번 연구는 AI을 이용해서 전자현미경을 자동으로 조절할 수 있게 됐다. 학습 이론을 적용해 전자현미경 자체를 전문가가 조작하는 것처럼 제어하는 기술로는 최초 사례다.

양현종 교수는 “전자현미경을 이용해 고화질 시료 이미지를 얻기 위해서는 다양한 제어 변수를 전문적인 수준으로 조절해야 하는 어려움이 있다”면서 “이번에 개발된 딥러닝 기술을 적용하면 전자현미경 조작이 쉬워져 산업 및 교육현장에서 누구나 쉽게 전자현미경을 사용할 수 있을 것”이라고 말했다.

한국산업기술평가관리원(KEIT) 산업기술혁신사업 지원으로 수행된 이번 연구결과는 세계 최대 현미경 분야 학술지 '마이크로스코피 앤 마이크로애널리시스'에 2019, 2020년 연속으로 발표됐고, 세계적 권위를 자랑하는 국제로봇학술대회인 'IROS 2020'에도 발표됐다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com