생활 속으로 다가온 전자코
핸드폰으로 전자코 분석 결과를!
음식에서 향과 맛은 음식의 품질을 평가하는 가장 중요한 요소이며 사람이 맛과 향을 느낄 수 있는 것은 코에 있는 미세한 향기 수용체와 혀에 있는 작은 돌기의 표면에 노출된 '미뢰'라고 불리는 미각세포가 감지를 하게 된다. 맛의 경우 미뢰 세포의 표면에 돌출되어 있는 특이한 구조의 G-단백질 결합 수용체가 음식 성분에 함유되어 있는 각가지 맛 성분의 종류를 파악할 수 있으며 경우에 따라서는 농도까지도 알아내기도 한다. 미각 세포의 맛 감지는 맛을 내는 특정 성분의 분자가 미뢰의 G-단백질 결합 수용체에 결합하면 수용체의 구조가 변화되면서 미세한 양의 전기 신호로 바뀌어서 신경세포를 통하여 뇌로 전달된다. 뇌에서는 처음에 냄새를 맡은 향기성분이나 식품에 대하여 이것이 무엇이라는 메시지를 기억하여 놓게 된다. 예를 들어 불고기 냄새라든가, 생선의 비린내 성분이라든가 소금의 짠맛이나 꿀의 단맛이라든가 하는 식으로 기억을 하게 된다. 알파고처럼 이런 기억이 반복이 되고 반복된 학습이 점점 축적이 된 다음에 어느 날 갑자기 그런 냄새나 맛을 접하면 우리는 그 기억들로부터 회상을 하여 ‘어느 냄새가 난다’든가 또는 ‘어떤 맛이 있다’든가 하는 식으로 표현을 하게 된다. 이런 과정들이 맛이나 향을 감지하는 과정에서 일어나는 생리적인 현상의 원리이기도 하다.
사람보다도 냄새를 잘 맡는 개의 경우 사람의 후각세포보다도 100배에서 10,000배까지 후각 세포의 수가 많다고 한다. 그래서 자기 집주인이 집 근처에 오게 되면 100m가 훨씬 더 떨어져 있음에도 불구하고 집 대문을 긁기 시작하고 꼬리를 흔들며 이리저리 왔다 갔다 하면서 멍멍 짖어대며 주인을 반기는 모습을 볼 수가 있다. 이런 개의 후가 기능보다도 월등한 것이 바로 전자코다.
냄새를 감별하는 전자코의 경우 냄새를 감지하는 후각세포가 인지질 막으로 구성되어 있다는 사실을 토대로 다양한 막을 만들어 다양한 향기성분들에 대하여 감지 기능을 관찰한 결과 예민하게 반응하는 막을 토대로 전자코를 만들어 왔다. 우리나라에서 과거 연탄 가스나 집안의 가스 누출 경보기와 같이 가스 성분을 감지하는 메탈 옥사이드 센서들을 모아서 이들이 응답하는 정도를 토대로 여러 가지 휘발 성분에 대한 특징을 파악하면서 초기 단계의 전자코가 구축되었다. 이어서 사람들과 마찬가지로 많은 시료의 반복 실험을 통하여 얻어진 결과들을 반복적으로 학습을 시킨 다음에 학습된 정보를 토대로 인공신경망을 통해 구별시키는 방법을 사용하기도 하였다. 예를 들어 두부가 1일 된 것, 2, 3, 4, 5일...... 등이 지난 것에서 나는 냄새 성분을 여러 개씩 분석하여 이것을 마치 사람이 암기하는 것처럼 기억을 하도록 유도한 다음, 얼마가 지났는지 모르는 시료를 가지고 이 시료는 며칠 지난 것과 유사한가를 알아보도록 하여 미지의 시료가 며칠 된 시료임을 밝혀내는 방법으로 전자코가 활용되기도 하였다. 이런 방법을 활용하면 식품이 변질되거나 상하였는지 여부를 전자코에 의해서 판단하고 활용할 수가 있다.
이와 같은 원리를 이용하면 양주가 가짜 양주인지 아니면 진짜 양주인가를 판별할 수가 있고 또 고춧가루가 수입한 것인지 국내에서 생산되었는지 경우에 따라서는 수입산 고춧가루를 몇% 나 섞어서 판매하는지도 알 수 있다. 꿀의 경우 설탕물을 벌에게 먹여서 만든 꿀과 벌들이 꽃을 돌아다니면서 따온 꿀들을 구분할 수가 있다. 식재료의 원산지가 어디 것인지와 가짜뿐만 아니라 같은 공장에서 생산하더라도 실수로 잘못 공장을 가동하여 생긴 불량품에 해당하는 것조차도 찾아낼 수가 있다.
전자코는 단순히 식품에만 활용이 되는 것이 아니라 화장품, 향수, 바이오테러용 제품을 감별, 공항으로 들어오는 마약까지도 찾아낼 수가 있다. 사실 마약견으로 활용되어 공항에서 개들이 마약을 찾는 것을 볼 수가 있다. 그러나 그 개들도 사실은 마약에 중독되어 있어 자신들이야말로 먹고픈 마약을 찾아내는데 혼혈을 다하는 것이다. 그러다 보니 그와 같은 활동을 하는 개들은 오래 살지 못하고 빨리 죽게 된다. 동물 애호가 협회에서는 이렇게 동물들이 혹사당하는 것을 방지하기 위하여 마약견으로 활용하지 못하도록 운동을 벌이고 있기도 한다.
또 의약용으로도 활용이 되고 있는데 유방암 환자들이 숨을 들여 마시고 뱉은 공기를 분석하여 유방암 초기, 2, 3, 4기 등을 구분하기도 한다. 간단하게 숨을 몇 번 쉰 것에 불과한데 암환자들이 내놓는 숨 속에는 체내에서 암세포들에 의해 일어나는 이상한 대사작용에 의해 독특한 생성물들이 극히 미량이 배출이 되고 있으며 이를 전자코로 분석할 수가 있다. 외국에서도 전자코를 활용하여 유방암, 폐암, 당뇨.... 등 다양한 질병에 대하여 일차적으로 판단하는데 활용을 하고 있다.
그림 전자코를 이용하여 플라스틱 용기에 내 숨 쉰 공기를 분석하여 패턴 분석한 결과
정상인, 유방암 초기 환자, 유방암이 많이 진전된 사람, 그리고 항암치료를 받은 사람 등으로 구분한
것이다. 당초 아무런 정보를 주지 않고 시료를 분석하여 결과를 설명하라고 하여 정상인, 유방암 항암치료 중인 사람, 초기 환자, 유방암이 많이 진전된 사람 순으로 증세가 심한 정도라고 말하였더 니 유방암 환자라고 말하여 이렇게 표시한 것임. 항암 치료자들의 경우 무엇인지 모르지만 혼동이
되는 그룹이라고 답변함. 나중에 그분들은 치료를 받아 많이 회복된 그룹이라는 사실을 확인함
최근에는 핸드폰 크기의 전자코를 소고기, 돼지고기, 닭고기, 생선의 종류를 선택한 후
이들이 만들어 내놓는 미량의 냄새를 통해 상한 것인지 먹어도 되는 것인지를 핸드폰의 앱을 통해 알 수 있는 제품까지도 소개된 바 있다.
그림 핸드폰 크기의 전자코로 육류제품이 상했는지를 판단할 수 있는 시스템
그림 2020년 CES에서 소개된 디지털 전자코로 채소나 과일이 어느 정도 익었는지를 보여 주는 시스템.
전자코뿐만 아니라 전자 혀, 전자 눈과 같은 장치도 함께 활용하여 잘 훈련된 관능검사 요원 맛을 감별하는 능력을 대신해 줄 수 있게 되었다. 사람의 경우 무엇보다도 정확하게 판단하고 분석할 수 있으나 많은 시료를 한꺼 번에 분석한다거나 분석자가 갑자기 컨디션이 좋지 않은 상황에서는 틀리기도 하고 또 건강 상태에 따라 또 주변 환경 조건에 따라 다르게 판단할 수가 있기 때문에 이런 기기 장치를 이용하여 실수를 미연에 방지할 수도 있을 것이다.
이런 장치가 결국 로봇에 부착이 된다면 사람의 오감의 일부를 판단할 줄 아는 감성적인 로봇의 탄생이 가능한 것이다. 앞으로는 음식 제조를 대신하는 주방장의 역할마저도 로봇에 의해 수천 가지의 메뉴 식단이 제공될 날이 멀지 않은 것 같다.
