[기고] 후각 센서의 진화.. 다양한 분야에 후각 센서 활용 가능

글_ 데이비드 파이크(David Pike)
제공_ 마우저 일렉트로닉스(Mouser Electronics)

센서는 기계가 적절히 작동하기 위해서 필요로 하는 정보를 제공함으로써 중요한 역할을 한다. 디자이너들은 오래 전부터 기계에게 사람과 같은 감각을 부여하고자 노력해 왔다. 사람의 뇌는 감각 기관들이 수집한 정보를 종합하는 능력이 매우 뛰어나다. 하지만 인공 센서는 좀 더 정교한 처리가 필요하다. 초기의 센서들은 지금과 같은 프로세싱 성능을 사용할 수 없어서 수집된 정보를 해석하지 못했다.

조도 센서나 근접 센서 같은 많은 센서들은 적절히 작동하기 위해서 시야가 가시적이어야 한다거나 물리적으로 접촉해야 한다는 점에서 제한적일 수 있다. 하지만 오늘날 애플리케이션들이 점점 더 복잡해짐에 따라서 디자이너들은 이러한 단순 센싱 기술에만 의존할 수 없게 되었다.

기계가 냄새를 맡다

냄새를 맡는 감각인 후각은 공중에 떠도는 낮은 농도의 화학 분자들을 감지하는 능력이다. 이러한 분자들이 코에 있는 수용체에 닿으면 후각을 담당하는 뇌 부위로 신호가 전달된다. 후각은 수용체 밀도에 따라서 좌우되는데, 이 밀도가 종마다 차이가 있다. 예를 들어, 개의 후각은 사람보다 훨씬 민감하다. 따라서 사람이 감지하기에는 너무 약한 농도의 분자들도 감지할 수 있다.

다양한 업무에 탐지견이 사람의 훌륭한 보조자 역할을 하고 있다. 탐지견은 밀수품이나 무기를 탐지하는 것 뿐만 아니라, 질병의 징후도 감지할 수 있다. 환경 관리와 화재 감식 같은 분야에도 활용된다. 하지만 탐지견을 훈련을 시키는 데 수 개월씩 걸리고, 탐지견은 많은 경우에 특정한 가짓수의 냄새만을 맡도록 훈련받는다. 또한 탐지견은 산업 환경에 활용하기가 제한적이다.

후각 센서는 다양한 분야에 활용될 수 있으며 고유의 이점들을 제공한다. 이미지 인식이나 여타 시각 기반 기술과 달리, 후각은 감지를 위해서 시야가 가시적이지 않아도 된다. 물체가 숨겨져 있거나, 가려져 있거나, 어떤 다른 것 때문에 볼 수 없다고 하더라도 냄새를 맡을 수 있다. 그러므로 후각 센서는 비침습적으로 작동할 수 있다. 그러므로 최근의 진보된 후각 센서는 다양한 애플리케이션에 활용될 수 있다.

후각 센서를 활용할 수 있는 분야들

기술이 발전함에 따라서 사람의 훌륭한 이 감각을 흉내 낼 수 있도록 설계된 인공 후각 센서가 다양한 분야에 도입되고 있다. 공기 중의 화학 성분을 분석함으로써 이들 센서는 공항, 공장, 병원 진료실 같은 장소에서 새로운 차원의 보안, 효율, 조기 진단을 가능하게 한다.

보안
냄새는 감지를 위해서 물리적 접촉이 필요하지 않다. 그러므로 넓은 장소에서 감지하고자 할 때 적합하다. 예를 들어서 공항 보안으로 후각 센서를 활용함으로써 승객이나 화물이 통과할 때 정보를 수집할 수 있다. 화학 성분에 대한 데이터베이스를 구축하고 다량의 샘플을 실시간으로 분석할 수 있는 프로세싱 성능을 갖춤으로써 보안 직원들이 특별히 검사가 필요하다고 판단된 승객들만 멈추게 하고 나머지 승객들은 빠르게 통과시킬 수 있다.

산업
산업 분야로도 후각 센서가 도입되고 있다. 많은 산업 공정이 공정을 처리하면서 부수적으로 위험한 화학 성분을 발생시킬 수 있다. 후각 센서를 사용해서 공기 상태를 모니터링하고 유해한 화학 성분들이 발생해서 쌓이는 것을 경고할 수 있다. 산업 공정 자체에 관한 유용한 정보를 얻을 수도 있다. 공기 중으로 불연소 연료의 농도가 높은 것은 불완전 연소를 나타내는 것으로서, 해당 공정으로 에너지를 비효율적으로 사용하고 있다는 뜻이다. 또 어떤 냄새는 산화를 방지해야 한다는 뜻일 수 있다. 이러한 경우에 후각 센서를 사용해서 문제를 조기에 감지하고 첨단 AI 기술의 도움을 받아서 사람의 개입이 필요 없이 상황에 맞는 적절한 조치를 취하도록 경고할 수 있다.

의료
의료 분야는 후각 센서를 활용할 수 있는 가장 흥미로운 애플리케이션일 것이다. 의료 분야에서는 환자의 치료 효과를 좋게 하기 위해서 조기 진단이 중요하다. 암이나 당뇨병 같은 많은 질병들이 감지할 수 있을 만큼의 체취 변화를 일으킨다. 후각 센서를 사용해서 변화된 체취를 감지함으로써 병을 조기에 진단할 수 있다. 그럼으로써 병을 효과적으로 치료하고 환자의 회복을 빠르게 할 수 있다. 후각 센서는 접촉을 필요로 하지 않고 비침습적으로 사용할 수 있으므로, 혈액 검사나 조직 검사를 하느라고 시간이 지체될 필요 없이, 첫 진찰을 할 때 유용하게 활용될 수 있다.

맺음말

전통적인 시각 기반 센서들과 함께 후각 센서가 나름의 고유한 이점들을 제공할 수 있다. 후각 센서는 작동하기 위해서 시야가 가시적이어야 하거나 물리적 접촉을 필요로 하지 않는다.

보안, 산업, 심지어는 의료 같은 다양한 분야들로 여타 유형의 센서들과 함께 후각 센서를 사용해서 기계가 냄새를 맡도록 할 수 있다. 이것은 인류를 위해서 삶의 질을 높이는 것으로 이어질 것이다.

[저자 소개]
데이비드 파이크(David Pike)는 인터커넥트 분야에서 그의 열의와 다방면에 걸친 괴짜스러움으로 잘 알려져 있다. 온라인 필명은 “Connector Geek”이다.