'노폐물 섞인 소변도 5분이면 마약 즉시 감지' AI·나노 플랫폼 개발

[파이낸셜뉴스] 다른 약물과 노폐물이 섞인 소변에서도 마약 투약 여부를 80% 정확도로 정밀 감지할 수 있는 플랫폼이 개발됐다. 소변 한 방울로 5분이면 감지가 가능하다.

한국생명공학연구원은 바이오나노연구센터 임은경 박사 연구팀이 대구가톨릭대학교 김태환 교수, 분당서울대학교병원 이준희 교수 및 스톤랩 AI연구센터와 공동으로, 별도의 화학 처리 없이 소변을 정밀 분석해 5분 만에 마약 투약 여부를 판별하는 나노-AI 융합 진단 플랫폼을 개발했다고 12일 밝혔다.

앞서 마약 정밀검사는 정확한 결과값을 얻을 수 있지만 시료를 여러 단계로 처리하고 전문 장비로 분석해야 했다. 반면, 현장 간이 검사 키트는 빠르게 확인할 수 있는 장점이 있지만 시료량이 적거나 성질이 비슷한 다른 약물에 잘못 반응하는 등 검사의 정확도에 한계가 있었다.

연구팀은 마약 성분이 보내는 미세한 빛 신호를 수백만 배 이상 증폭시킬 수 있는 나노 기판을 개발했다. 얇은 금 판 위에 아주 미세한 기둥들을 잔디밭처럼 촘촘히 세우고 표면을 거칠게 깎아냄으로써, 마약 분자가 기판 위에 올라앉았을 때 분자 특유의 빛 진동 신호가 강하게 튀어나오도록 만들어 아주 미량의 마약 성분까지 명확하게 분별할 수 있게 했다.

또 인공지능 모델(LightGBM)을 통해 소변 속 복잡한 신호 파동에서 마약이 만들어내는 고유 '신호 지문'과 일반 신호를 정밀하게 구분함으로써, 다양한 노폐물과 의약품 대사물질로 인해 마약 성분만 분리해내기 힘들었던 기술적 한계를 극복했다.

실제 소변 검체로 테스트를 진행한 결과, 인공지능 결합 플랫폼은 진통제나 복합 약물을 복용한 소변 속에서도 마약 양성 반응을 80% 수준의 정밀도로 정확하게 구분해 냈다. 쥐 실험을 통해서도 마약 투여 후 6시간 이내의 소변에서 마약 성분 분석이 가능함을 증명했다.

기존의 정밀 대형 분석장비와 간이 키트의 장점을 결합해, 검체 사전처리 없이 소변 한 방울만으로 현장에서 마약을 신속·정밀 검사할 수 있는 핵심 원천기술을 확보했다는 점에서 큰 의미가 있다는 평가다. 이는 향후 휴대가 가능한 소형 측정 장치로 보완 개발되면 수사 기관의 현장 마약 단속이나 병원 응급실에서의 신속 약물 중독 진단 등 다양한 의료·법과학 분야에 널리 활용될 것이라는 기대다.

연구책임자인 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 현장 활용이 가능한 휴대용 진단 기기로 고도화하여, 마약 단속과 응급 진단 현장의 패러다임을 새로이 바꿔나갈 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 ACS Measurement Science Au (IF 14.7) 2026년 9월자에 게재됐다.

[email protected] 연지안 기자