한국생명공학연구원은 바이오나노연구센터 임은경 박사 연구팀이 별도 화학 처리 없이 소변을 정밀 분석해 5분 만에 마약 투약 여부를 판별하는 나노-AI 융합 진단 플랫폼을 개발했다고 12일 밝혔다.

연구팀은 마약 성분이 보내는 미세한 빛 신호를 수백만 배 이상 증폭시킬 수 있는 나노 기판을 개발했다.

얇은 금 판 위에 미세한 기둥들을 잔디밭처럼 촘촘히 세우고 표면을 거칠게 깎아내 마약 분자가 기판 위에 올라앉았을 때 분자 특유의 빛 진동 신호가 강하게 튀어나오도록 만들었다.

인공지능(AI) 모델(LightGBM)을 통해 소변 속 복잡한 신호 파동에서 마약이 만들어내는 고유 '신호 지문'과 일반 신호를 정밀하게 구분, 다양한 노폐물과 의약품 대사물질로 인해 마약 성분만 분리해내기 힘들었던 기술적 한계도 극복했다고 연구팀은 설명했다.

실제 소변 검체로 테스트한 결과, AI 결합 플랫폼은 진통제나 복합 약물을 복용한 소변 속에서도 마약 양성 반응을 80% 수준의 정밀도로 정확하게 구분해 냈다. 쥐 실험을 통해서도 마약 투여 후 6시간 이내 소변에서 마약 성분 분석이 가능한 것을 증명했다고 연구팀은 부연했다.

기존 정밀 대형 분석 장비와 간이 키트의 장점을 결합해 검체 사전 처리 없이 소변 한 방울만으로 현장에서 마약을 신속·정밀 검사할 수 있는 핵심 원천기술을 확보했다는 점에서 의미가 있다고 연구팀은 전했다.

임은경 박사는 "이번 연구는 나노 공학 기술과 설명 가능한 AI 알고리즘을 결합해 복잡한 체액 속에서도 마약 성분을 정밀하고 빠르게 분류할 수 있음을 보여준 사례"라며 "앞으로 현장에서 활용할 수 있는 휴대용 진단 기기로 고도화해 마약 단속과 응급 진단 현장의 패러다임을 바꿔나갈 수 있을 것"이라고 말했다.