- 사용자가 그린 형상을 그대로 구현하는 DNA 종이접기 구조체 자동 설계 AI 'Generative SNUPI' 개발
- 확산 기반 생성형 AI와 결합 경로 설계 알고리즘을 통해 DNA 나노구조체 설계 전 과정 자동화
- 비정형·가변형 구조 구현 및 모듈형 조립 가능성 입증, 나노바이오 응용 분야 확장 기대

서울대학교 기계공학부 김도년 교수 연구팀은 생성형 AI 기술을 활용해 사용자가 원하는 형상을 그대로 DNA 나노구조체로 구현할 수 있는 자동 설계 기술 'Generative SNUPI'를 개발했다. 본 연구는 기존 DNA 종이접기 설계의 한계를 극복하고 복잡한 나노구조체 설계를 자동화한 성과로, 세계적 학술지 Nature Communications에 게재되었다.

▲ (왼쪽부터) 서울대학교 기계공학부 트렁콕치엔 박사(공동제1저자), 서울대학교 기계공학부 전경화 박사과정생(공동제1저자), 한양대학교 바이오신약융합학부 이찬석 교수(교신저자), 서울대학교 기계공학부 김도년 교수(교신저자)

■ 생성형 AI 기반 DNA 나노구조 설계 기술
연구팀은 자체 개발한 DNA 구조 해석 플랫폼 'SNUPI'와 확산 기반 생성형 AI 모델을 결합하여, 사용자가 입력한 2차원 및 3차원 형상을 따라 DNA 염기를 자동으로 배열하고 결합 경로를 설계하는 기술을 구현했다. 이를 통해 DNA 나노구조체 설계 과정에서 AI가 '나노 디자이너' 역할을 수행할 수 있음을 제시했다.

■ 기존 설계 방식의 한계 극복
기존 DNA 종이접기 기술은 정형화된 구조 제작에는 강점이 있었으나, 곡면·자유형 등 복잡한 비정형 구조 구현에는 전문가의 반복적인 수작업이 필요했다. 연구팀은 생성형 AI를 도입함으로써 이러한 설계 난이도와 시간 소요 문제를 해결하고, 적은 데이터 환경에서도 안정적인 구조 설계를 가능하게 했다.

■ 다양한 구조 구현 및 기능 확장성 입증
연구팀은 Generative SNUPI를 통해 비정형 및 자유형 구조체뿐 아니라 형태가 변하는 가변 구조체, 모듈형 조립 구조체 제작이 가능함을 실험적으로 확인했다. 이는 기존 기술로 구현이 어려웠던 복잡한 구조 설계를 직관적으로 수행할 수 있음을 보여준다.

■ 나노바이오 융합 기술로의 확장 가능성
이번 연구는 DNA 나노구조체 설계의 진입 장벽을 낮추고 설계 자동화를 실현함으로써, 분자로봇, 바이오센서, 약물 전달체 등 다양한 나노바이오 응용 분야에서 활용될 것으로 기대된다. 또한 향후 실험 자동화 기술과 결합될 경우 설계부터 제작·검증까지 전 과정의 자율화가 가능해져 정밀의료 및 신약개발 분야의 발전에도 기여할 것으로 전망된다.

[참고자료]
- 관련기사: 서울공대 기계공학부 김도년 교수팀, 원하는 모양을 DNA 나노구조체로 만들어주는 생성형 AI 기술 개발(E동아 2026.06.15.)
- 논문/저널명: Chien Truong-Quoc, Kyounghwa Jeon, Jinho Kim, Seo Hyun Kwon, Dongsik Seo, Chanseok Lee & Do-Nyun Kim, "De novo design of DNA origami with a generative diffusion model", Nature Communications (2026). 
- DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-73578-z