KIST, 美 클리블랜드 클리닉 양자 프로젝트 선정…"CT만으로 심혈관 위험 실시간 진단"[과학을읽다]

서울시립대·서울성모병원 공동연구…IBM 양자컴퓨터로 CT-FFR·약물전달 최적화

심혈관 질환의 중증도를 CT 영상만으로 실시간 판별하는 비침습 진단 기술이 양자컴퓨팅 기반으로 현실화될 가능성이 커졌다.

한국과학기술연구원(KIST) 공동연구팀이 미국 클리블랜드 클리닉의 글로벌 양자 헬스케어 프로그램에 최종 선정되며, 기존 침습 시술이나 수시간 계산이 필요했던 CT-FFR 분석을 실시간으로 구현하는 연구에 본격 착수한다.

심혈관 혈류 유동(위쪽 왼편)과 종양 미세환경(위쪽 오른편) 및 유체역학 시뮬레이션 모델에 사용되는 개방형 양자시스템의 도식도(아래). 이 개방형 양자 시스템을 포괄해 전산유체역학 방정식의 해를 구하고 효과적인 오류 완화 및 양자이득 구현 전략을 고안한다. KIST 제공

KIST는 뇌과학연구소 한경림 박사가 참여한 국제 공동연구팀이 클리블랜드 클리닉과 글로벌 투자사 K5 글로벌이 운영하는 '2026 퀀텀 이노베이션 캐털라이저 프로그램'에 선정됐다고 15일 밝혔다. 올해는 전 세계 단 3개 팀만 뽑혔으며, 안도열 서울시립대 명예석좌교수가 연구책임자를 맡고 가톨릭대 서울성모병원 영상의학과·순환기내과 교수진이 함께 참여한다.

선정 과제는 '양자 알고리즘 기반 CT-FFR 시뮬레이션 및 종양 미세순환 모델링'이다. 연구팀은 복잡한 혈류 흐름을 설명하는 나비에-스토크스 방정식을 양자컴퓨터에서 효율적으로 계산하는 알고리즘을 개발해 심혈관 협착의 기능적 위험도를 영상 데이터만으로 즉시 예측하는 플랫폼 구축을 목표로 한다.

핵심은 진단 패러다임 전환이다. 지금까지 CT-FFR은 슈퍼컴퓨팅 기반 계산에 수시간이 걸리거나, 실제 카테터를 삽입하는 침습적 FFR 시술이 필요했다. 연구가 성공하면 CT 촬영 직후 관상동맥 위험도를 바로 분석하는 비침습 실시간 진단이 가능해져 응급·외래 진료의 의사결정 속도를 크게 높일 수 있다.

심혈관 넘어 항암 약물 전달 최적화로 확장

이번 연구는 종양 미세순환과 항암 약물 전달 최적화로도 이어진다. 암 조직 내부 혈류와 약물 확산 경로를 정밀 시뮬레이션해 신약 개발의 핵심 병목인 약물 전달 단계를 개선하고, 개발 비용과 기간을 줄이는 것이 목표다.

향후 12개월간 연구팀은 클리블랜드 클리닉 의료진과 양자 연구진의 자문을 받으며, 헬스케어 전용 세계 최초 IBM Quantum System One을 활용한다. K5 글로벌의 최대 25만달러 투자와 클리블랜드 클리닉의 동일 규모 현물 지원도 제공된다.

한경림 박사는 "양자컴퓨팅이 실제 임상 문제를 푸는 단계로 진입하는 중요한 시점"이라며 "비침습 심뇌혈관 진단과 신약 약물 전달 최적화라는 두 임상 난제에 새로운 해법을 제시하겠다"고 말했다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr