경희대 물리학과 손석균 교수가 총괄 연구책임자를 맡은 연구팀이 보건복지부와 한국보건산업진흥원 K-헬스미래추진단이 추진하는 한국형 ARPA-H 프로젝트 '양자센싱 기반 초고감도·조기진단 기술개발(RFP5)' 신규 과제에 최종 선정됐다.
이번 연구는 생체친화형 분자 양자센서(Molecular Quantum Nanosensor, MoQN)와 심장 오가노이드 기반 Organ-on-Chip 플랫폼을 융합해 기존 의료기기로는 검출하기 어려운 질환 초기의 초미세 생체신호(Elusive Bio-signals, EBs)를 정밀 측정하고, 이를 기반으로 초기 위험신호(Early Warning Signals, EWS)를 규명하는 것을 목표로 한다.
연구팀은 항암제 유발 심독성(Cardiotoxicity, 심장독성)을 시작으로 세포 내 산화스트레스(ROS), 국소 온도 및 대사 활성 변화 등을 정량적으로 분석해 질환 발생 이전의 위험을 감지하는 예방·예측 중심의 조기진단 플랫폼을 구축할 계획이다.
연구는 경희대를 주관연구개발기관으로 경희의료원, 조선대, 한국전자기술연구원(KETI), LCI Bio, 고려대 등이 참여한다. 총괄 연구책임자인 손석균 교수는 분자 기반 양자센서 개발과 전체 양자센싱 플랫폼 구축을 총괄한다.
경희의료원은 심장 오가노이드 기반 질환 모델과 생물학적 검증, 조선대는 스핀 해밀토니안·양자신호 해석 및 AI 분석, KETI는 MEMS·미세유체 기반 Organ-on-Chip과 센서 집적, 고려대는 NV 센터 기반 양자센싱 및 교차검증, LCI Bio는 의료 플랫폼 연계와 시제품·사업화 전략을 담당한다.
특히 이번 과제는 경희대가 축적해 온 양자기술과 의학·바이오 연구역량이 본격적으로 융합되는 대형 국가연구 프로젝트라는 점에서 의미가 크다. 양자센싱, 오가노이드, MEMS, AI 기술을 하나의 플랫폼으로 통합해 기존 결과 중심(Result Biomarker) 진단을 넘어 질환이 임상적으로 발현되기 이전의 위험신호를 포착하는 새로운 정밀의료 패러다임을 제시할 것으로 기대된다.
향후 심혈관 질환뿐 아니라 다양한 난치성 질환의 초고감도·조기진단으로 확장 가능한 범용 양자의료 원천기술 확보를 목표로 한다.
손석균 교수는 “이번 연구는 새로운 양자센서를 개발하는 데 그치지 않고, 질환이 임상적으로 발현되기 이전의 초미세 생체신호를 규명해 질병 위험을 예측하는 새로운 의료 패러다임을 제시하는 것이 목표”라며 “경희대의 양자기술과 의학·바이오 연구역량을 융합해 차세대 양자의료 원천기술을 확보하고, 대한민국이 양자의료 분야를 선도할 수 있는 기반을 마련하겠다”고 말했다.
본 연구는 보건복지부의 '2026년도 한국형 ARPA-H 프로젝트(임무 중심 R&D)' 지원을 받아 한국보건산업진흥원 K-헬스미래추진단의 관리 아래 수행된다. 정부 지원 연구비는 80억원 규모이며, 4.5년간 경희대를 중심으로 참여기관이 공동연구를 진행해 양자센싱 기반 초고감도·조기진단 기술의 실용화를 추진한다.
조호현 기자 hohyun@etnews.com