HWP문서[ETRI 보도자료] ETRI, 가축감염병 통합관리로 종합방역 기틀마련_211014.hwp

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배포일자 : 2021.10.14.(목)

배포번호 : 2021-61호

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매수 : 보도자료 3매(사진 5매, 참고자료 6매)

배포처 : ETRI 홍보실

ETRI, 가축 감염병 통합관리로 종합방역 기틀 마련

- 감도 10배 높은 진단키트, 징후 조기감지 AI 등 개발

-아디오스플랫폼, 실제 농가 적용해 성능 검증

국내 연구진이 가축들의 사육과 질병 상황을 통합적으로 관리할 수 있는 ICT 플랫폼을 개발했다. 이로써 가축 모니터링, 효과적인 방역 등 필요한 대응을 하는 데 큰 도움이 될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI) SDF융합연구단은 축산 분야에 정보통신기술(ICT)접목, 구제역을 포함한 가축들의 질병 현황을 전 주기에 걸쳐 효율적으로 관리할 수 있는 플랫폼아디오스(ADiOS)와 이에 필요한 관련 기술들을 개발했다고 밝혔다. <참고 1>

우리나라 축산업 특성상 고령 종사자가 많고 축사 간 거리가 짧고 밀집 사육이 이뤄지는 경우가 많다. 이로 인해 가축들의 상황을 빠르고 정확하게 파악하기 어렵고 전염병이 일어나면 급속도로 확산이 일어나 대규모 피해가 나타났다.

연구진이 개발한 플랫폼은 질병관리와 방역에 필요한 다양한 기능이 탑재되어 있다. 먼저 가축이 질병에 걸렸을 때 내는 소리와 행동 변화 등 관련 데이터를 수집해 이상징후를 감지하는 알림 기술만들었다. 인공지능(AI)과 센서로 가축을 모니터링, 분석하면서 조기에 감염 여부를 파악하는 방식이다. <참고 2>

이상징후가 발생한 농가에는 방역관이 파견되어 현장에서 진단 키트로 실제 감염 여부를 판단한다. 이때 SDF융합연구단은 기존 상용화된 기술보다 감도가 10배 높고 검사 시간은 절반 이하로 단축시킨 진단 키트개발했다. 진단 정보는 바로아디오스로 송출되어 사용자의 주관 개입 없이 정보의 오류가 최소화되도록 만들었다. <참고 3>

ETRI는 질병 확산을 방지하기 위해 감염병이 발생한 농가를 중심으로 출입한 차량과 사람들의 정보 관리를 도울 전자 소독 필증, 영상 인식 기술, 비콘 모듈 및 앱 활용 기술 등도 함께 개발했다. <참고 4~5>

아울러 기존 감염병 관련 집체 교육을 보완하고자 가상현실(VR) 기반 교육 콘텐츠도 개발해 축산업 종사자가 실감나는 학습이 이뤄지도록 했다.<참고 6>

SDF융합연구단이 개발한 플랫폼은 감염병 발생 이전과 이후 상황을 종합적으로 대응할 수 있게 구성되어 질병 대응 최종 결정권자의 의사 결정을 효과적으로 도울 수 있다. 상황 전 주기에 걸쳐 품질이 높은 관련 데이터도 제공하기에 역학 조사 활용성도 높일 수 있다.

개발된 기술들은 연구에 참여한 농장에서 실제로 적용하여 테스트가 이뤄지는 리빙랩 형태로 검증이 이루어지고 있다.

현재는 연구 목적상 돼지의 구제역을 기반으로 연구가 이뤄졌지만, 소, 닭 등 다른 가축과 아프리카돼지열병(ASF), 고병원성조류인플루엔자(HPAI) 기타 질병에도 기술과 플랫폼을 쉽게 확장할 수 있다.

연구진이 개발한 플랫폼은 기존에 정부(농림축산검역본부)가 운영 중인 국가가축방역통합시스템(KAHIS)연동해 상호보완 역할을 할 예정이다. 개발된 기술들은 공공부문뿐 아니라 질병 진단, 출입·보안·방역 관리 등 민간영역에서도 활용할 수 있다.

ETRI 유한영 SDF융합연구단장은개발된 기술로 건강한 가축사육 환경을 마련하여 국민들이 안전한 먹거리를 공급받고 우리나라 축산업 환경이 경쟁력을 갖추는 데 도움이 되기를 바란다고 말했다.

하태식 (사)대한한돈협회 회장도본 기술이 적용되면 질병 관리뿐 니라 악취, 분뇨 등 환경 관리에도 효율적 활용이 가능하다. 축산 기술 혁신을 이루며 농가 소득 증대에 크게 기여할 것이다.고 밝혔다.

이번 성과는 2018년 12월부터 약 3년에 걸쳐 진행된 과학기술정보통신부, 국가과학기술연구회의 실용화형 융합연구단 사업의 일환으로 얻을 수 있었다.

연구에는 한국생명공학연구원이 협동 기관으로, 경북동물위생시험소가 참여 기관으로, 엘시스, 인포밸리코리아, 나노헬릭스가 참여 기업으로, 한돈협회 한돈혁신센터, 경북 군위 둥지농장, 경북 경산 서광농장, 피엠포크, 전북대 수의대, 농림축산검역본부가 리빙랩 농장으로 참여했다. <보도자료 본문 끝>

참고1

가축 방역 통합 운영시스템(ADiOS) 활용도

먼저 농가 중심으로 가축의 음성, 활동성, 농장의 환경, 가축의 섭취량 등 데이터를 실시간으로 수집, 분석한다. 가축이 평상시와 다른 이상 상태를 나타내면 관련 정보를 농장주, 수의사에게 전달한다. 수집한 정보는 인공지능으로 분석해 구제역 등 감염병일 가능성이 높을 경우, 다시 관련 데이터를 ADiOS에 전송함으로써 실제 가축의 질병 진단을 의뢰한다.

ADiOS로부터 구제역이 의심되는 농가에서 정보가 수신되면 방역관 현장에 출동하여 간이 진단키트를 통하여 현장에서 진단을 진행하고 관련 시료는 농림축산검역본부에 이송하여 정밀 고감도 진단을 진행한다.

농림축산검역본부에서 진행한 구제역 진단이 확진이 되었을 경우, 초동 방역과 확산 차단의 과정이 필요하다. 이때 ADiOS에서 발생 농가에 출입한 차량, 사람 등이 거점 소독시설, 농가 소독, 방역대 등이 자동 설정되며 효과적인 대응을 도울 수 있다.

참고2

가축의 이상 징후 모니터링

본 기술은 축사에서 사양, 영상, 음성, 체온, 환경 등 다양한 정보를 수집해 상관관계를 분석하여 이상징후를 조기 감지할 수 있는 시스템이다. 징후가 감지되면 앱이나 아디오스를 통해 쉽게 확인할 수 있다.

1. 활동성 저하

연구진은 영상 내 가축들의 활동성을 정량화하는 기술을 개발했다. 해당 기술은 영상의 인접 프레임을 비교하여 가축이 움직임 크기를 추출하고 이를 활용해 가축들의 평균 활동성을 계산한다.

개발된 기술로 돼지생식기호흡기증후군 바이러스 접종 유무에 따른 활동성 변화를 분석한 결과, 정상군에 비해 바이러스를 접종한 돼지의 활동성이 감소한 경향을 확인할 수 있었다.

2. 발성음 분석

가축이 질병에 감염되면 이상징후 증상으로 비명, 기침 등 비정상발성음을 나타낸다.

연구진은 딥러닝 알고리즘을 적용하여 돈사에서 발생하는 비정상적인 소리를 실시간으로 감지했다. 감지 성능을 향상시키기 위해 환경 잡음을 제거하고 다양한 농장 환경에서 발성음 데이터를 얻어 모델을 학습시켰다.

특히, 발성음 주파수 정보 분석을 위해 발성음 신호에서 스펙트로그램 이미지를 형성한 뒤, 소리 분류에 중요한 특징을 학습시킴으로써 실시간으로 비정상 발성음 이벤트를 감지하고 모니터링할 수 있는 모델을 개발하였다.

개발된 기술로 흉막폐렴, 돼지생식기호흡기증후군 바이러스를 접종한 돼지를 대상으로 실험을 한 결과, 정상군에 비해 비정상적인 발성음이 증가하는 것을 감지할 수 있었다.

참고3

구제역 고감도 면역/분자 진단 및 전송 시스템

연구진은 구제역 바이러스 감염 의심 개체로부터 채취한 시료에 대한 전처리 진단키트, 항원-항체 반응을 이용하여 감염 여부를 15분 만에 판정할 수 있는 면역진단 키트와 나노소재 활용 고성능 분자 진단키트를 개발했다.

또한, 기존보다 진단키트를 구성하는 구제역 항체, 신호소재 등 성능을 개선하였으며, 리더기를 이용해 구제역 현장진단 결과를 실시간으로 ADiOS에 전송하는 시스템을 구축하였다.

참고4

거점소독시설 활용 전자소독필증

기존의 종이 문서 형태 소독필증은 발급 방식이 번거롭고 오염과 분실에 취약하다. 또한, 분실 시 개인 정보 유출 문제가 되며, 축산시설 방문 차량소독 이력관리가 어렵다. 뿐만 아니라 축산 차량 이동 경로도 알기 어려우며 조회 불가능, 지자체별 독자적인 거점소독시설 운영 관리체계로 인해 통합 관리의 어려움도 있다.

이에 연구진은 모바일 앱으로 소독필증 발급/인증/관리, 개인정보 보호를 위한 고유식별정보 암호화 처리, 실시간 소독 위반 출입차량 알림 서비스, 소독차량 이동 현황 조회, 중앙 통합 관리 및 통계 시스템 운영을 위한 거점소독시설 전자소독필증 관리 시스템을 개발하였다.

참고5

스마트 농장 출입 차량 및 사람 관리

농림축산검역본부 역학조사과에 따르면 국내 구제역 역학조사 분석 결과, 농장 간 전파에서 차량에 의한 유입 비율이 78.9%로 가장 높았으며, 사람(10.8%), 인근전파(8.6%), 동물이동(1.6%)의 순으로 나타났다.

농림축산검역본부에서 운영 중인 국가가축방역통합시스템(KAHIS)GPS 단말기 기반 축산차량등록제를 실시하여 가축전염병 발생 시 차량 출입정보를 분석하고 이동 경로를 확인하는 시스템을 도입하였다. 하지만 축산차량으로 등록하지 않고 농장에 출입한 차량의 방역 조치가 어렵다는 한계가 있었다.

SDF융합연구단에서는 딥러닝 영상인식 기반 축산농장 출입차량 관리 시스템을 개발하였다. 본 기술은 출입차량 번호판, 차종, 하차인원을 감지하고 농림축산검역본부에서 운용 중인 KAHIS와 연계해 차적을 조회해 위반차량을 자동관리할 수 있다.

축산농장을 방문하는 출입원 관리는 개인 이동정보 유출 등의 문제가 있다. 특히, GPS 기반 출입원 동선 관리는 출입원 프라이버시 침해 문제로 가축질병 초동방역 데이터로 활용하는 것이 어려웠다.

이에 연구진은 비콘 모듈과 출입원 앱을 개발하였다. 축산 농장 주요 위치 (출입문, 사무실, 소독시설, 돈사, 돈방 등)에 위치 정보를 송출하는 비콘을 설치하고, 농장 출입원은 출입원앱을 스마트폰에 설치한다. 출입원 앱은 비콘 신호를 수신하여 자동으로 관리자 서버(ADiOS)전송한다.

참고6

구제역 대응을 위한 가상현실(VR) 교육 시스템

ETRI는 기존 문서, 리플렛, 강의 등을 이용한 일방적인 정보 전달식 교육방식에서 벗어나 학습 내용에 몰입할 수 있는 주도적·능동적 학습을 유도하기 위한 VR 기반 3D 교육 콘텐츠 5종을 개발했다.

콘텐츠 내용은구제역 임상관찰 요령’,‘농장 청소/세척/소독 요령’,구제역 백신접종 요령’,‘농장 출입 및 차량소독 요령’,‘농장/축사 관리 요령으로 체험자는 텍스트 위주 이론 교육보다 실감나고 실용적인 학습을 체험할 수 있다.