대구경북과학기술원(DGIST) 전기전자컴퓨터공학과 권혁준 교수팀이 금속-유기 골격체(MOF)를 활용해 사람 코처럼 냄새를 감지하고 인공지능(AI)으로 분석하는 인공 후각 시스템 기술 발전 방향을 제시했다.
MOF 기반 인공 후각의 응용 전망 - 호흡 진단 등 헬스케어, 공기질·산업 안전 모니터링, 스마트 농업, 모빌리티·로봇의 화학 인지 등 응용 맞춤형 지능형 전자코의 확장 가능성은 크다. 대구경북과학기술원 제공
권 교수팀은 MOF 소재 설계부터 센서 구현, AI 기반 냄새 패턴 인식까지 전자코 기술의 핵심 연구 흐름을 체계적으로 정리해 재료과학 분야 국제 학술지 ‘프로그레스 인 머티리얼즈 사이언스’에 발표했다.
전자코로 불리는 인공 후각 시스템은 여러 센서가 냄새 분자에 반응해 만들어낸 신호 패턴을 AI가 학습하고 분석하는 기술이다. 식품 위생, 환경오염 감시, 유해가스 탐지, 질병 진단 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 큰 것으로 평가받지만 기존 센서 소재로는 선택성, 반응 속도, 작동 조건 등에서 한계가 있었다.
연구팀은 이런 한계를 극복할 수 있는 핵심 소재로 MOF에 주목했다. MOF는 금속 이온과 유기물이 결합해 형성된 다공성 물질로, 미세한 구멍을 통해 냄새 분자를 효과적으로 흡착할 수 있다. 또한 구조와 화학적 성질을 목적에 맞게 설계할 수 있어, 상온·저전력 조건에서도 다양한 냄새를 민감하게 감지할 수 있는 차세대 센서 소재로 평가된다.
연구팀에 따르면 MOF 기반 전자코 기술은 세 부분으로 나눠 볼 수 있는데 MOF는 다공성과 골격 구조를 조절할 수 있는 기본 플랫폼이고 MOF-복합체와 MOF-유도체는 감도·안정성·선택성을 높여준다. 여기에 AI 기반 분석 기술을 접목하면 복잡한 냄새 신호를 보다 정확하게 분류하고 해석할 수 있게 된다.
권혁준 교수는 “MOF는 사람의 후각 수용체처럼 다양한 냄새에 서로 다른 반응을 보이도록 설계할 수 있는 무한한 소재 라이브러리를 제공한다”며 “MOF 기반 전자코가 향후 질병 진단 등 헬스케어, 공기질 및 산업 안전 모니터링, 스마트 농업, 자율주행·로봇의 화학 인지 기술 등으로 확장될 수 있을 것”이라고 설명했다.
[화성=뉴시스] 화성시청 전경. (사진=뉴시스 DB). photo@newsis.com *재판매 및 DB 금지
[화성=뉴시스] 문영호 기자 = 경기 화성시가 전자코 시스템을 도입, 시의 대표 쌀 브랜드 '수향미'의 핵심 향기 성분 유지를 위한 재배방법 연구에 나선다고 15일 밝혔다.
전자코는 사람의 후각을 모방한 인공지능 기반 냄새 분석 장치다.
화성시는 '2-아세틸-1피롤린(2AP)'이라는 핵심 향기성분에 기인하는 수향미 특유의 은은한 팝콘 향을 유지하기 위해 다양한 재배방법을 실험한다.
수향미 재배지 32곳에 각기 다른 환경을 부여해 2AP 함량이 가장 높은 재배방법을 찾는다. 전자코는 수향미의 향을 결정하는 2AP 성분 분석에 활용한다.
시는 2PA와 별도로 단백질 함량, 완전미율 등도 분석한다. 수향미 품질을 균일하게 유지하기 위한 조치다.
송선호 화성시농업기술센터 소장은 "벼가 단단해지는 등숙기에 외부 온도가 지나치게 높을 경우에는 수향미가 특유의 향을 발산하지 못하는 것으로 알려졌다"며 "다양한 방법으로 수향미를 재배하고 각 환경에 따른 수향미 향기 변화를 전자코로 확인해 이앙시기 등 가장 합리적인 생장 여건을 농업인들에게 안내, 수향미가 대한민국 최고의 쌀 브랜드로 자리매김할 수 있도록 하겠다"고 말했다.
작열하는 태양 아래 형형색색의 놀이터 바닥에서 나는 고무 냄새, 파편과 함께 닳은 아이들이 뛴 자리. 탄성포장재가 깔린 놀이터를 지나치거나 방문했을 때 한 번쯤은 마주쳤을 현상이다. 폭염이 본격화하면서 경기도 시·군 곳곳이 탄성포장재 바닥에 물을 채운 놀이장 운영에 속속 나서고 있다. 가족들에게는 더할 나위 없는 피서지지만, 과연 이 냄새와 미세 물질은 아이들에게 안전할까. 경기일보는 어린이 물놀이장의 안전 실태와 대안을 짚어봤다. 편집자주
19일 경기지역 한 물놀이장에서 어린이들이 탄성포장재가 깔린 바닥 위를 맨발로 뛰어다니며 물놀이를 하고 있다. 조주현기자
“고무 냄새로 속이 울렁거리다 못해 멀미할 것 같아요.”
19일 오전 찾은 의왕시 한 어린이 물놀이장. 탄성포장재가 깔린 이곳은 입구에서부터 물 냄새와 함께 정체를 알 수 없는 메케한 고무 냄새가 코를 찔렀다.
물놀이장에 가득 들어선 아이들은 맨발로 뛰어다니다 미끄럼틀을 타고 물속으로 들어간 뒤 물장구를 치거나 물총 놀이를 했다. 아이들의 피부와 손, 얼굴은 탄성포장재와 맞닿은 물에 반복적으로 접촉했다.
오산, 화성 지역 물놀이장도 따가운 햇빛 속 물 냄새와 고무가 달궈진 듯한 냄새가 진동하는 것은 마찬가지였다.
아이와 물놀이장을 찾은 한 시민은 “여름마다 이곳을 찾지만 물 냄새보다 고무 냄새가 더 강하게 올라올 때가 있다”며 “지금처럼 폭염일 때는 속이 메슥거리거나 머리가 띵할 정도여서 오래 머물진 않는다”고 말했다.
냄새의 정체는 탄성포장재와 이를 고정하는 접착제가 고온에 달궈지며 방출하는 ‘휘발성유기화합물’(Volatile Organic Compounds·이하 VOCs)이다. 기후에너지환경부는 VOCs를 ‘도료·접착제 등 다양한 생활 및 산업 활동에서 발생하는 수백종의 유기화합물’로 정의하고 ‘국민 건강 보호를 위해 관리할 필요성이 높다’고 규정한 상태다.
하지만 물놀이장 속 VOCs는 지자체 등 운영 주체의 관리 범주가 아닌 실정이다.
한 지자체 관계자는 “고무 냄새에 대한 문의가 간혹 있지만 구성 성분이나 농도 등은 관리 규제 내지 근거가 없어 점검하지 않고 있는 상태”라고 말했다.
이와 관련, 전관수 영남대 환경공학과 교수는 “탄성포장재에 사용되는 폴리우레탄 접착제 등은 직사광선, 고온에 지속 노출되면 분자 결합이 느슨해지거나 깨질 수 있다”며 “이것이 기체로 분해, 방출되는 ‘휘발 현상’이 발생할 수 있어 성분을 점검해볼 필요가 있다”고 설명했다.
