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이번에 디지털융합기획팀에서 개발한 다차원 멀티모달 후각 지능 기술을 소개해 주세요.

다차원 멀티모달 후각 지능 기술 개요도

우리 연구팀이 개발한 다차원 멀티모달 후각 지능 기술은 화학, 물리, 광학 등 다양한 모달리티의 고감도 센서 어레이와 인공지능 기반 데이터 분석 기술을 융합하여, 정밀한 가스 성분 감지가 가능한 기술입니다. 이 기술은 의료, 안전, 농축산과 같은 여러 분야에 공통으로 활용될 수 있는 기술이죠.

다차원 멀티모달 후각 지능 시스템 구성

세계 최초로 센서의 가스 노출 전 과정에 걸친 시계열 반응 신호 패턴 전체(Sensor Transient Response)를 인공지능으로 분석하는 새로운 기법을 도입하셨는데요, 이에 대해 설명해 주세요.

Sensor Transient Response 분석

기존 연구들은 특정하게 고정된 피처들에 초점을 맞춰 센서의 반응을 분석했어요. 이러한 피처들은 센서의 최대 반응 피크, 반응 기울기, 반응시간 등이 포함됩니다. 한정된 값만 가지고 분석하게 되는 거예요.

그러나 우리 연구팀은 기존 연구들과 다르게 센서가 특정 가스에 노출되고 회복되는 반응의 전 과정 동적 패턴을 인공지능(AI)으로 분석하는 새로운 접근 방식을 채택했어요. 시계열 데이터^*를 활용하여 분석하는 것이죠. 이를 통해 기존 방법으로는 파악되지 않았던 새로운 패턴이나 관계를 발견할 수 있는 효과를 기대할 수 있게 되었어요.

예를 들어, 마약을 구분할 때 센서의 패턴이 일정한 시점에서 일정한 기울기를 만들어 내는 특징이 발견된다면, AI가 분석하여 자동으로 학습하여 활용하게 되는 것이죠.
* 시계열 데이터: 시간이 흘러감에 따라 나오는 모든 데이터를 말한다.

해당 기술의 특징, 장점은 무엇인가요?

이 기술의 특징은 센서가 특정 가스에 노출되고 회복되는 전 과정을 포괄적으로 분석한다는 것입니다. 기존 방법에 비해 특징 추출 과정을 제거하여 전처리 시간을 단축하고, 모든 획득된 데이터를 고려함으로써 센서 시스템의 성능을 더 포괄적으로 분석할 수 있습니다.

이러한 접근 방식은 새로운 패턴이나 관계를 발견할 수 있는 잠재력을 가지고 있으며, 기존 방법에서 사용되는 다양한 피처들을 자연스럽게 모델의 훈련 과정에 통합할 수 있습니다.

멀티모달 후각 지능 기술이 큰 성과를 얻을 수 있었던 이유가 무엇이라고 생각하시나요?

함께 연구해온 팀원들의 전문성과 열정, 도전정신 덕분이라고 생각합니다. 연구 초기에는 마약 탐지를 위한 데이터가 부족해 어려움을 겪었어요. 56개 이상의 많은 센서의 신호들을 육안으로 비교하고 분석하는 것도 쉽지 않았죠. 그러나 저희 팀원들은 포기하지 않고 함께 수만 개의 데이터를 수집할 때까지 노력을 기울였습니다. 확보한 대량의 데이터에 인공지능 모델을 적용하여 분석한 결과, 눈으로는 구별하기 힘들었던 것들을 정확히 탐지할 수 있게 되었습니다.

다양한 환경 기반 마약 감지 성능 검증

또한 저희는 개발된 인공지능 모델이 다양한 환경에서도 마약을 신뢰성 있게 감지할 수 있는지 검증했어요. 한 실험실 환경에서 훈련된 모델로 5개 다른 실험실 환경 공기가 섞인 데이터를 테스트했습니다. 타깃 가스를 각 환경 공기에 10~20% 희석해 데이터를 획득했죠. 이 과정을 6개 실험실에 대해 반복적으로 수행해 다양한 환경 조건의 영향을 충분히 검증할 수 있었습니다.

인공지능 기반 자동 센서 선별 최적화

더불어 56개의 센서 중 마약과 가장 상관성이 높은 24가지 센서를 선별하는 인공지능 기반 자동 센서 선별 프로세스를 구현했어요. 56개의 센서를 다양한 경우의 수로 사용했을 때 마약을 선별해 내는데 오류가 가장 적은 센서의 조합을 추려낸 것이죠. 이를 통해 최종적으로 탐지 오류율을 12.23%에서 6.97%로 감소시킴으로써 성능을 크게 개선할 수 있었습니다.

다차원 멀티모달 후각 지능 기술 연구에 참여한 연구진들

팀원 모두 이 성과에 큰 보람을 느꼈고, 더 나은 결과를 기대할 수 있는 발판을 마련했습니다. 이처럼 우리 연구팀은 전문성과 열정, 도전정신으로 인공지능 기술을 활용하여 혁신적인 성과를 이뤄낼 수 있었습니다.

상용화는 언제쯤 이뤄질 것으로 예상하시나요?

다차원 멀티모달 후각 지능 기술은 이미 ㈜태성환경연구소, ㈜일리아스AI 등 기업에 기술이전이 완료되어 상용화를 위한 초기 단계에 진입한 상태입니다. 특히 ㈜일리아스AI는 본 기술을 기반으로 설립된 연구소 기업이에요. 현재는 마약이나 위험물질 탐지 등의 분야에서 우선 활용될 전망이죠.

이 기술의 공통 핵심은 고감도 후각 센싱과 인공지능 기반 냄새 패턴 분석에 있어요. 그래서 의료, 안전, 농축산 등 다양한 산업 분야로 적용이 확대될 것으로 기대할 수 있습니다. 의료계에서는 호기 가스 성분 분석을 통해 폐암 등 질병 진단에, 안전 분야에서는 마약·위험물 탐지 등에, 농축산에서는 불법 농축산물 유입 감시 등에도 활용이 가능할 것으로 봅니다.

박사님과 디지털융합기획팀의 추후 연구 계획과 포부를 듣고 싶습니다.

후각지능 기술 개발의 성공적인 성과를 바탕으로 현재 기술의 고도화와 새로운 응용 분야 개척을 위해 힘쓸 것입니다. 그뿐만 아니라 플랫폼 기술 기반의 다양한 산업 솔루션 개발과 사업화, 국내외 기관과의 기술 교류, 협력을 통한 개방형 혁신과 컨버전스 기술 모색 등을 추진할 계획입니다.

궁극적으로는 세계 최고 수준의 후각 인공지능 기술 선도 그룹이 되어 원천기술 확보와 기술 주도권 선점을 이뤄내고 싶어요. 혁신적인 기술 상용화로 국가 산업 발전과 사회적 가치 창출에 기여하는 것이 최종 목표입니다.