AI 기반 분광 데이터 분석 기술 이미지. KAIST 제공


모든 물질이 갖는 고유한 빛을 식별하는 분광 분석을 자동으로 실시간 판독하는 인공지능(AI) 기술이 구현됐다. 반도체 공정이나 환경 감시, 질병 진단, 천문 관측 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다. 
KAIST는 박상후 원자력및양자공학과 교수 연구팀이 잡음·오염·결손이나 복잡하고 겹친 신호를 갖는 분광 데이터를 실시간으로 자동 해석하는 ‘AI 기반 심층 분광해석 기술’을 개발했다고 3일 밝혔다. 전문가의 경험에 의존하던 분광 분석을 자동·실시간 판독 기술로 구현한 골드몽 기술이다. 연구결과는 계측 및 분석화학 분야 국제 학술지 ‘센서 앤 액추에이터 B: 케미칼’에 1월 12일자로 온라인 게재됐다.
빛의 스펙트럼은 물질이 내거나 흡수한 빛을 무지개처럼 펼쳐 놓은 그래프를 말한다. 기존에는 스펙트럼 속 숫자로 나타나는 신호를 잘 알려진 참고 데이터와 하나하나 비교해 수동으로 분광을 분석했다. 
릴게임오션파라다이스 연구팀은 스펙트럼 전체를 하나의 ‘이미지’처럼 인식하게 하고 AI가 그 패턴을 학습하도록 했다. 학습한 AI는 데이터에 잡음이 섞이거나 일부가 손실된 상황에서도 마치 사진 속 사물을 알아보듯 정확하게 물질 정보를 찾아냈다. 예측 결과가 과학적으로 타당한지까지 스스로 점검하는 기능을 갖춰 분석의 신뢰성을 크게 높였다.

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왼쪽부터 김종찬 KAIST 박사, 박상후 교수. KAIST 제공


연구팀은 개발한 AI 기술을 대기화학·플라즈마 화학 분야에서 널리 쓰이는 흡수 분광 데이터에 적용해 검증했다. 그 결과 복잡하게 뒤섞인 신호 속에서도 오존과 질소산화물 등 8종의 화학 게임몰 물질 농도를 매우 높은 정확도로 예측했다. 수작업 분석보다 정확할 뿐 아니라 데이터 품질이 나쁜 환경에서도 안정적인 성능을 보였다.
이번 연구성과는 그동안 분석의 어려움 때문에 현장에서 충분히 활용되지 못하고 버려지던 방대한 분광 데이터를 ‘즉시 활용 가능한 정보’로 바꾸는 전환점이 될 것으로 기대된다.
특히 반도체 플라 바다신2릴게임 즈마 공정의 수율 향상, 핵융합 플라즈마의 안정적 제어는 물론 스마트 시티 환경 감시, 비접촉식 질병 진단 등 다양한 첨단 산업 분야에서 활용 가능성이 크다.
박상후 교수는 “이번 기술은 환경 모니터링, 헬스케어, 플라즈마 진단 등 스펙트럼 분석이 필요한 산업 전반에 즉각 적용될 수 있을 것”이라고 말했다.
<참고자료> -DOI: https://doi.org/10.1016/j.snb.2025.139369  
[김민수 기자 reborn@donga.com]