대구경북과학기술원(DGIST·총장 이건우)은 장경인 로봇및기계전자공학과 교수 연구팀과 최지환 KAIST 항공우주공학과 교수 연구팀이 공동연구해 인간 미각을 모방한 인공 전자혀 시스템을 개발했다고 7일 밝혔다.
센서와 딥러닝 기술을 효과적으로 통합해 실시간으로 짠맛, 신맛, 떫은맛, 단맛을 동시에 정밀하게 측정할 수 있어 식품, 주류, 화장품 및 의약품 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.
전자혀는 인공 미각센서로, 인간 미각을 모방해 다양한 맛을 구분하고, 세부적인 특징을 정량적으로 평가할 수 있다. 객관적이고 일관된 맛의 평가를 가능하게 해 신제품 개발 및 품질 관리 시 중요한 도구로 활용될 수 있다.
맛물질과 맛세포에 포함된 맛수용체의 화학반응 결과가 전기신호로 변환돼 신경망을 거쳐 뇌에 전달되며, 뇌는 이 신호를 해석해 맛을 인식하는 원리로 작동한다. 그러나 기존 연구에서는 전자혀의 센서 부분에 중점을 두고 개발이 이루어져 왔기 때문에 딥러닝 기술과의 통합이 부족해 높은 정확도와 신뢰성을 유지하는 데 한계가 있었다.
연구팀은 센서와 딥러닝 기술을 효과적으로 통합한 전자혀 시스템을 개발하는 데 성공했다. 각각의 맛을 감지할 수 있는 네 가지 센서를 만들었고, 밀리미터 스케일의 우물 구조(well-structure)를 센서 소자에 제작해 안정적으로 측정이 가능하게 했다. 또 맞춤형 딥러닝 알고리즘을 도입, 맛 해석을 효과적으로 수행할 수 있도록 했다.
연구팀은 개발한 전자혀 시스템을 활용해 6종의 와인을 측정하고, 맛 프로파일링 실험을 수행했다. 딥러닝 기술을 활용해 6종의 와인을 95% 이상의 확률로 구분하는 데 성공했다. 기존 와인과 유사한 와인을 제안하는 추천시스템도 구현했다.
장경인 교수는 “복합적인 맛을 측정하는 센서-딥러닝 통합 전자혀 시스템이자 기존에 정량화하기 힘들었던 미각을 정량적으로 평가할 수 있는 센서-딥러닝 기술”이라며 “다양한 와인실험으로 맛 구분을 높은 확률로 구분할 수 있음을 확인했으며, 추후 연구 내용을 더 발전시켜 식료 산업뿐 아니라 화장품 또는 의약 산업 등 다양한 분야에서 활용할 수 있는 기술로 발전시키겠다”고 말했다.
연구 결과는 최근 국제학술지 'ACS Applied Materials & Interfaces' 온라인 판에 게재됐다.
대구=정재훈 기자 jhoon@etnews.com
