소변 한 방울로 5분 만에 마약 투약 여부 판별

소변 한 방울로 5분 만에 마약 투약 여부를 판별할 수 있는 플랫폼이 개발됐다. 신속하면서 정밀한 진단이 요구되는 응급의료 및 수사 현장에서의 활용이 기대된다.

한국생명공학연구원(생명연)은 바이오나노연구센터 임은경 박사 연구팀이 대구가톨릭대 김태환 교수, 분당서울대병원 이준희 교수, 스톤랩 AI연구센터와 협력해 별도의 화학 처리 없이 마약 투약 여부를 즉시 판별할 수 있는 '나노-AI 융합 진단 플랫폼'을 개발했다고 12일 밝혔다.

공동연구팀이 개발한 나노 기판. 이 기판은 마약 성분의 미세 광신호를 수백만배 이상 증폭할 수 있다. 한국생명공학연구원

먼저 공동연구팀은 마약 성분이 보내는 미세한 빛 신호를 수백만배 이상 증폭할 수 있는 나노 기판을 개발했다.

이 기판은 얇은 금 판 위에 미세한 기둥을 촘촘하게 세운 후 표면을 거칠게 깎아 마약 분자가 기판 위에 놓였을 때 분자 특유의 빛 진동 신호가 강하게 발생하도록 한다. 이를 통해 미량의 마약 성분도 정밀하게 분별하는 게 가능하다.

또 인공지능(AI) 모델인 'LightGBM'을 이용해 소변 안에 복잡한 신호 파동에서 마약이 만들어내는 고유의 '신호 지문'과 일반 신호를 구분함으로써 노폐물과 의약품 대사물질에 섞인 마약 성분만 분리될 수 있도록 했다.

이를 적용해 실제 소변 검체로 테스트한 결과, 진통제나 복합 약물을 복용한 소변 안에서도 마약 양성 반응은 80% 수준의 정밀도로 구분할 수 있었다. 실험용 쥐에서도 마약 투여 후 6시간 이내 소변에서 마약 성분 분석이 가능하다는 것이 입증됐다.

(왼쪽부터) 김진영 박사, 임은경 책임연구원. 한국생명공학연구원

공동연구팀이 개발한 플랫폼은 정밀 대형 분석 장비와 간이 키트의 장점을 모아 검체를 사전처리하지 않고도, 소변 한 방울로 현장에서 마약 투약 여부를 신속·정밀하게 판별할 핵심 원천기술을 확보했다는 점에서 의미를 갖는다.

이를 토대로 향후 휴대형 측정 장치가 개발되면, 수사 기관의 현장 마약 단속과 병원 응급실에서의 신속 약물 중독 진단 등에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

임 박사는 "이번 연구는 나노 공학 기술과 설명 가능한 AI 알고리즘을 결합해 복잡한 체액 안에서 마약 성분을 신속·정밀하게 분류할 수 있음을 보여준 사례"라며 "공동연구팀은 해당 기술을 현장 활용이 가능한 휴대용 진단 기기로 고도화해 마약 단속과 응급 진단 현장의 패러다임을 바꿔가겠다"고 말했다.

한편 이번 연구 결과는 최근 국제학술지 'ACS Measurement Science Au(IF 14.7)'에 게재됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr