서울성모병원 공동연구팀, 美 클리블랜드 클리닉 ‘양자 혁신 캐털라이저’ 선정

IBM 생명과학 전용 첫 양자컴퓨터 접근권 확보

▲(왼쪽부터) 정정임 서울성모병원 영상의학과 교수, 윤종찬 서울성모병원 순환기내과 교수, 한경림 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 박사, 안도열 서울시립대 명예석좌교수. (사진제공=서울성모병원)

국내 연구자들이 IBM의 양자 컴퓨터를 활용해 침습적 검사를 비침습적 영상 검사로 대체하는 유체역학 연구에 착수한다.

가톨릭대학교 서울성모병원·서울시립대·한국과학기술연구원(KIST) 공동연구팀은 미국 클리블랜드 클리닉(Cleveland Clinic)과 글로벌 투자사 K5 글로벌(K5 Global)이 공동 주관하는 국제 바이오·메디컬 양자 알고리즘 개발 프로젝트인 ‘퀀텀 이노베이션 캐털라이저 프로그램(Quantum Innovation Catalyzer Program)’에 한국에서 유일하게 최종 선정됐다고 15일 밝혔다.

이번 연구는 정정임·장수연 서울성모병원 영상의학과 교수, 윤종찬·최영·승재호 서울성모병원 순환기내과 교수, 한경림 KIST 뇌과학연구소 박사, 안도열 서울시립대 명예석좌교수(연구책임자) 등 국내 연구진과 미국의 양자기술 전문기업 싱귤래리티 퀀텀(Singularity Quantum)의 협업으로 수행됐으며, 미국 메릴랜드대학교 국립양자연구소(Q-Lab)와 아마존 웹서비스(AWS), 핀란드의 양자컴퓨터 기업 IQM의 기술지원을 받았다.

퀀텀 이노베이션 캐털라이저 프로그램은 클리블랜드 클리닉이 IBM과의 10년 공동연구 파트너십을 기반으로 2023년 출범시킨 프로그램이다. 양자컴퓨팅 기술로 기존 방식으로는 풀기 어려운 복잡한 생의학 난제를 해결할 혁신적 알고리즘 개발을 목표로 한다. 주요 연구 분야는 △의료·생명과학 △디지털 헬스 △신약 발견·개발 △단백질 구조 예측 등이다.

선정 팀은 헬스케어·생명과학 연구 전용으로는 최초의 양자 컴퓨터인 IBM 퀀텀 시스템 원(IBM Quantum System One)에 대한 접근권이 주어진다. 12개월간 클리블랜드 클리닉 전문 연구진의 자문도 구할 수 있다.

연구 과제명은 ‘심혈관 CT-FFR 시뮬레이션 및 종양 미세순환 모델링을 위한 양자 알고리즘(Quantum Algorithms for Cardiovascular CT-FFR Simulation and Tumor Microcirculation Modeling)’이다.

혈류 분획 예비력(FFR) 검사는 환자의 관상동맥 협착이 실제로 심근 허혈을 유발하는지 파악하는 지표다. 카테터를 관상동맥에 직접 삽입하는 침습적인 방식으로 진행해 출혈·혈관 손상·부정맥 등의 위험이 따랐다. 이를 CT 영상으로 대체하려는 연구가 꾸준히 진행됐으나 기존의 전산 유체역학 분석은 방대한 연산량이 요구돼 임상 현장에서 실시간 적용하기 어려웠다.

연구팀은 양자 기반의 새로운 유체역학 접근을 통해 기존의 침습적인 검사를 비침습적인 CT 영상으로 대체하며, 이를 응용해 종양 내부 미세혈관망의 혈류 분포와 항암제 전달 동역학 시뮬레이션까지 수행한다는 목표다.

정정임 교수는 “CT 영상만으로 혈류 분획 예비력 결과를 실시간 예측할 수 있는 양자 기반 플랫폼이 구현된다면, 침습적 시술 부담 없이도 더욱 정밀한 심혈관 치료 전략 수립이 가능해질 것”이라고 말했다.

윤종찬 교수는 “혈류 유동 모델링 방법론이 종양 내 미세혈관을 통한 혈류 분포와 항암제 전달 경로 분석에도 적용 가능하다는 점에서 심혈관 분야를 넘어 정밀 종양학 영역에서도 새로운 임상적 가치를 만들어낼 수 있을 것”이라고 말했다.