인하대학교 화학과 신동하 교수 연구팀이 라만분광법 기반 미세·나노플라스틱 초고속·초정밀 감별기술을 세계 최초로 개발했다. 28일 인하대에 따르면 플라스틱 입자는 환경에서 분해돼 미세·나노 형태로 변하면 그 수와 종류가 큰 폭으로 증가한다.

하지만 전통적인 라만분광법으로는 표본 내 플라스틱을 정확히 식별·분류하는 데 한계와 오류가 있었다. 자연계 지방산·오염물과 스펙트럼이 겹치거나 많은 미세입자를 빠르게 스캐닝하는 속도 문제는 풀리지 않는 과제였다.

사진 왼쪽부터 인하대 신동하 화학과 교수, 석사과정 임정현씨.

연구팀은 초저 SNR(신호대잡음비) 데이터베이스를 직접 구축해 실제 환경 신호와 소음 특성을 반영했다. 이렇게 개발한 딥러닝 모델은 사진이나 신호 속에서 특징을 잡아내는 인공지능 신경망을 두 방향으로 설계해 정밀하게 보는 Bi-CNN 및 이미지를 잘라서 세밀히 구분하는 U-Net 구조다.

그 결과, 기존 방식에서 길게는 수 분이 걸리던 스캔을 0.001초 노출만으로 나노플라스틱을 정확도 99% 이상 감별했다. 또 혼동·오분류를 일으키던 지방산 등도 오차 없이 구별됐다. 표준 국제 분석법와 비교했을 때 최소 36∼49% 정확도가 높아졌다.

이번 기술은 라만분광법뿐 아니라 적외선(IR) 등 모든 분광 기반 환경분석·바이오·식품 분야에 폭넓게 확장 적용이 가능하다는 점에서 의미가 크다. 신 교수는 “국내외 마이크로, 나노플라스틱 표준화·자동화에 새로운 장을 열 것으로 기대된다”고 말했다.

인천=강승훈 기자 [e-mail]