인하대, AI로 ‘나노 플라스틱’ 초고속·초정밀 감별기술 개발

인하대는 최근 신동하 화학과 교수 연구팀이 라만분광법 기반 미세·나노플라스틱 검출의 난제를 동시에 돌파할 수 있는 첨단 AI 분석기술을 세계 최초로 개발했다고 28일 밝혔다.

연구팀은 초저 SNR(신호대잡음비) 데이터베이스를 직접 구축해 실제 환경 신호와 소음 특성을 반영했다.

연구팀이 개발한 딥러닝 모델은 사진이나 신호 속에서 특징을 잡아내는 인공지능 신경망을 두 방향으로 설계해 정밀하게 보는 Bi-CNN과 이미지를 잘라서 세밀하게 구분하는 U-Net 구조다. 이진 출력 인코딩 방식을 사용해 결과를 단순하게 내보낼 수 있도록 했다.

그 결과 기존 방식에선 수십 초에서 길게는 수 분이 걸리던 스캔을 0.001초 노출만으로 나노플라스틱을 99% 이상 정확도로 감별하고 혼동·오분류를 일으키던 지방산 등도 오차 없이 구별했다.

또 혼합물까지 동시에 정량적으로 분석하고 표준 국제 분석법와 비교했을 때 최소 36~49%까지 정확도가 높아졌다.

연구팀의 개발 기술은 라만분광법뿐 아니라 적외선(IR) 등 모든 분광 기반 환경분석·바이오·식품 분야에 폭넓게 확장 적용 가능하다는 점에서 의미가 더욱 크다.

신동하 인하대 화학과 교수는 “라만 기반의 플라스틱 검출이 갖고 있던 속도와 신뢰성 문제를 동시에 해결함으로써, 국내외 마이크로, 나노플라스틱 표준화·자동화에 새로운 장을 열 것으로 기대된다”고 말했다.