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[2024 ETRI Technology Report 9] 인공지능으로 마약 탐지해 95% 정확도로 잡아낸다 – 안창근 디지털융합기획팀장

인간의 후각은 약 400여 개의 후각 수용체를 통해 방대한 정보를 수집하고 냄새를 정밀하게 구분합니다. 이러한 복잡한 메커니즘을 단순히 몇 개의 센서 조합으로 재현하는 것은 지금까지 기술적으로 매우 어려운 과제였습니다. 기존의 방식으로는 인간의 후각 수용체가 처리하는 다변화된 정보량을 감당하기에 한계가 있었기 때문입니다. 이에 디지털융합연구소는 인간의 후각 수용체를 모사하여 실제 현장에 적용 가능한 스마트 후각 지능 기술 개발에 집중해 왔습니다. 이번에 개발된 다차원 멀티모달 후각 지능 기술은 가상 센서를 포함하여 100개 이상의 센서로 구성되어 있습니다. 각 센서는 물리적, 화학적, 광학적으로 서로 다른 감지 방식을 채택하여 인간의 후각 수용체처럼 다양하고 정밀한 정보를 획득합니다. 이렇게 수집된 방대한 데이터를 기반으로 인공지능 학습 모델을 구축함으로써, 특정 냄새를 선택적으로 구분해내는 지능화 솔루션을 구현했습니다. 이는 기존 기술의 한계를 뛰어넘는 혁신적인 시도입니다. 시각과 청각의 디지털 지능화는 이미 자율주행차나 첨단 로봇 산업에서 놀라운 변화를 이끌어냈습니다. 후각 분야에서 이루어지는 지능화는 기존에 해결하기 어려웠던 기술적 한계들에 대한 명확한 해답을 제시할 것입니다. 냄새의 화학적 반응을 모사하는 것은 매우 난도가 높은 기술이지만, 다차원 멀티모달 기술이 그 핵심 열쇠가 됩니다. 이 플랫폼은 실시간 정밀 판별이 가능하여 냄새 분석이 필요한 모든 산업에 공통으로 적용될 수 있는 범용성을 갖췄습니다. 후각 지능 기술의 활용 범위는 매우 넓습니다. 마약이나 폭발물을 탐지하는 검역 업무에서 탐지견의 역할을 대신하거나, 화생방 테러 상황에서 저농도의 오염물을 실시간으로 감지해 인명 피해를 최소화할 수 있습니다. 또한 과일의 신선도 측정이나 커피 로스팅 정도 판별 등 식품 산업에도 적용이 가능하며, 호흡 분석을 통해 폐암과 같은 질병을 조기에 진단하는 의료 분야에서도 큰 성과를 거둘 것으로 보입니다. 실제 연구를 통해 필로폰 94%, 대마 99%라는 높은 감지 정확도를 확인했습니다. 연구팀은 현재 사회적 이슈가 되고 있는 불법 마약 문제를 해결하기 위해 마약 반입 및 제조 유통을 차단하는 전수조사 장비 개발에 박차를 가하고 있습니다. 나아가 다양한 산업 분야의 수요 기업을 발굴하고 긴밀한 협력을 통해 기술의 산업화를 적극적으로 지원할 계획입니다. 후각 지능화 솔루션이 미래 산업의 핵심 기술로 자리 잡고, 관련 시장에서 주도적인 역할을 수행함으로써 우리 사회의 안전과 편의를 한층 더 높여줄 것으로 기대하고 있습니다.

한국전자통신연구원ETRI 테크놀로지 리포트

화학
생명과학
융합
공학·기술

[2024 ETRI Technology Report 9]

인간의 후각은 수백 개의 후각 수용체를 통해 방대한 정보를 수용하며 미세한 향의 차이를 구분해냅니다. 기존 센서 기술은 이러한 정교한 기능을 재현하기에 정보량 측면에서 부족함이 있었습니다. 이를 해결하고자 가상 센서를 포함한 100개 이상의 다채널 센서로 구성된 지능형 후각 기술이 개발되었습니다. 이 기술은 물리적, 화학적, 광학적 감지 방식을 복합적으로 활용하여 다변화된 데이터를 획득하고, 인공지능 학습 모델을 통해 후각 수용체와 유사한 수준의 선택적이고 정밀한 판별 기능을 제공합니다. 이는 디지털 기술이 인간의 오감을 모사하는 영역으로 확장되는 중요한 진전이라 할 수 있습니다. 시각이나 청각의 지능화가 자율주행과 로봇 산업에 큰 변화를 일으켰듯, 지능형 후각 기술 역시 사회 전반에 파격적인 혁신을 불러올 것입니다. 다채널 멀티모달 기술을 기반으로 한 이 플랫폼은 실시간으로 정밀한 감지와 판별이 가능해 다양한 산업에 공통 적용될 수 있는 잠재력을 가집니다. 특히 마약이나 폭발물을 탐지하는 특수 목적부터 화생방 테러 상황에서 저농도 오염물을 조기에 감지하여 인명 피해를 예방하는 보안 영역까지 활용도가 매우 높습니다. 또한 식품의 신선도 판정이나 로스팅 강도 측정 같은 정밀 품질 관리 분야에서도 제조 및 유통의 고도화를 이끄는 필수적인 역할을 수행할 것입니다. 실제 연구를 통해 필로폰 94%, 대마 99%라는 높은 정확도로 마약을 식별해냄으로써 기술의 상용화 가능성을 충분히 입증하였습니다. 이 밖에도 육가공품의 상태 확인이나 암과 같은 질병을 판별하는 의료 분야에서도 그 유효성이 검증되고 있습니다. 향후에는 불법 마약의 유통과 제조 같은 사회적 문제를 해결하기 위한 전수조사 장비 개발에 집중할 계획입니다. 나아가 여러 산업 현장의 수요 기업들과 적극적으로 협력하여 실질적인 기술 산업화를 지원함으로써, 지능형 후각 기술 솔루션이 미래 산업의 주도적인 역할을 수행하고 새로운 사회적 가치를 창출하는 핵심 기술로 자리 잡기를 기대하고 있습니다.

한국전자통신연구원ETRI 테크놀로지 리포트

화학
융합
공학·기술

마약 탐지 기술의 새로운 문을 열다★디지털융합기획팀 노형욱 책임연구원★

최근 화학, 물리, 광학적 요소를 결합한 차세대 후각 센싱 기술이 비약적인 발전을 이루고 있습니다. 과거의 분석 방식은 센서가 반응하는 특정 시점의 기울기나 정점 수치 등 고정된 지표에만 의존하여 가스의 종류를 구별해 왔습니다. 하지만 새로운 분석법은 가스 노출부터 회복에 이르는 전 과정을 시계열 데이터로 파악하는 동적 패턴 분석을 도입했습니다. 이를 통해 단순한 수치 비교로는 찾아내기 힘든 데이터 사이의 복잡한 상관관계를 정밀하게 식별할 수 있게 되었습니다. 이러한 혁신적인 접근은 전처리 시간을 줄이면서도 시스템의 전체적인 분석 성능을 한 단계 끌어올리는 결과를 가져왔습니다. 성공적인 기술 개발의 이면에는 마약 탐지 데이터 부족이라는 난관을 극복하기 위한 연구팀의 헌신적인 노력이 있었습니다. 연구진은 수만 개의 데이터를 직접 수집하고 인공지능 모델을 적용하여 육안으로는 식별할 수 없는 미세한 신호 차이를 잡아내는 데 집중했습니다. 특히 56개의 센서 중 마약 성분과 밀접하게 반응하는 24개의 핵심 센서를 자동으로 선별하는 알고리즘을 개발하여 분석의 효율성을 높였습니다. 그 결과 탐지 오류율을 12.23%에서 6.97%로 대폭 낮추는 데 성공하였으며, 다양한 혼합 공기 환경에서도 변함없는 신뢰성을 입증하며 실무 적용의 발판을 마련했습니다. 현재 이 기술은 연구소 기업 설립과 기술 이전을 통해 본격적인 상용화 단계에 진입해 있습니다. 초기 단계인 마약 및 위험 물질 탐지를 넘어, 의료 현장에서 호기가스 분석을 통해 암을 진단하거나 농축산 분야에서 불법 품목의 반입을 차단하는 등 그 활용 범위가 매우 넓습니다. 연구팀은 앞으로도 플랫폼 기술을 고도화하고 국내외 기술 교류를 활성화하여 세계 최고의 후각 지능 선도 그룹으로 거듭나겠다는 비전을 가지고 있습니다. 원천 기술 확보를 기반으로 산업 발전과 사회적 가치 창출을 동시에 실현하는 것이 이들이 추구하는 궁극적인 목표입니다.

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