“소변 한 방울이면 끝” 5분 내 검출…마약 찾아내는 AI 기술 나왔다

[헤럴드경제=구본혁 기자] “소변 한 방울만으로 단 5분 만에 마약 투약 여부를 판별.”

한국생명공학연구원은 바이오나노연구센터 임은경 박사 연구팀이 대구가톨릭대 김태환 교수, 분당서울대병원 이준희 교수, 스톤랩 AI연구센터와 공동으로 소변을 별도로 화학 처리하지 않고 5분 만에 마약 성분을 검출하는 나노·AI 융합 진단 플랫폼을 개발했다고 12일 밝혔다.

최근 마약 관련 범죄가 증가하면서 현장에서 투약 여부를 빠르고 정확하게 확인할 수 있는 기술의 필요성이 커지고 있다.

기존 정밀검사는 정확도가 높지만 복잡한 시료 처리와 고가의 전문 분석장비가 필요하다. 반면 현장 간이검사 키트는 신속하지만 소량의 마약 성분을 검출하거나 성질이 비슷한 다른 약물과 구분하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 마약 분자가 내는 미세한 빛 신호를 수백만 배 이상 증폭하는 나노 기판을 개발했다.

얇은 금 기판 위에 나노미터 크기의 기둥을 촘촘히 배열하고 표면을 거칠게 만들어 마약 분자가 접촉하면 고유한 빛의 진동 신호가 강하게 나타나도록 했다. 이를 통해 소변에 극미량으로 존재하는 마약 성분까지 검출할 수 있도록 했다.

여기에 AI 분석 기술을 접목했다. 머신러닝 알고리즘인 ‘라이트GBM(LightGBM)’을 활용해 소변 속 다양한 노폐물과 의약품 대사물질이 만들어내는 복잡한 신호 가운데 마약 성분만의 고유한 ‘신호 지문’을 구별하도록 했다.

실제 소변 검체를 이용한 실험에서는 진통제나 여러 약물이 섞인 환경에서도 마약 양성 여부를 약 80% 수준의 성능으로 구분했다. 동물실험에서도 마약 투여 후 6시간 이내에 채취한 소변에서 마약 성분을 검출할 수 있음을 확인했다.

이번 기술은 정밀 분석장비의 높은 검출 성능과 현장 간이검사의 신속성을 결합했다는 점에서 의미가 크다. 복잡한 전처리 과정 없이 소량의 소변만으로 마약 성분을 분석할 수 있어 현장 진단에 활용할 가능성을 제시했다.

다만 실제 수사·의료 현장에 적용하기 위해서는 추가 검증이 필요하다. 연구팀은 임상 검체를 추가 확보해 마약 투약 여부뿐 아니라 구체적인 마약 종류까지 판별하는 기술로 발전시킬 계획이다. 휴대용 소형 측정장치 개발도 추진한다.

이를 통해 향후 경찰의 현장 마약 단속과 응급실의 약물 중독 진단 등 다양한 의료·법과학 분야에서 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

임은경 박사는 “이번 연구는 나노공학 기술과 설명 가능한 AI 알고리즘을 결합해 복잡한 체액 속에서도 마약 성분을 정밀하고 빠르게 분류할 수 있음을 보여준 사례”라며 “앞으로 현장 활용이 가능한 휴대용 진단기기로 고도화해 마약 단속과 응급 진단 현장의 패러다임을 바꿔나갈 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘ACS 메저먼트 사이언스 Au(ACS Measurement Science Au)’ 9월호에 게재됐다.

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