[생활속 과학이야기] 지구를 위한 인공지능

신현길 안전성평가연구소 박사

매일 만들어지는 화학 물질은 몇 개나 될까?

1년에 새롭게 만들어지는 화학 물질이 1000만 개이며, 이는 약 1시간에 1000개씩 만들어지는 놀랄만한 수치이다. 이렇게 많은 양의 화학 물질을 일상생활에서 매시간 사용하면서 대부분의 사람들은 화학 제품이 내 몸에 안전할지 불안해한다. 이러한 화학물질은 환경에는 어떤 영향을 미칠까?

유럽에는 REACH라는 규제가 있다. 화학물질이 사람에게 유해한지 뿐 아니라 환경에 유해한지 데이터를 제출하고 승인을 받아야 개발한 제품을 시장에 내놓을 수 있다. 또한 유럽에서는 1톤 이상 유통되는 화학 물질은 REACH 규제의 영향을 받는다. 수입품이든 생산품이든 동일한 제제를 받는다. 그런데 이러한 화학물질 유해성 데이터를 전부 생산해낸다고 하면 비용이 상당하기 때문에 REACH는 가이드라인을 통해 인공지능 모델을 사용한 결과를 제출할 수 있다고 안내하고 있다. 그리고 이러한 가이드라인을 바탕으로 다양한 환경 독성 예측 모델들이 개발되고 있다.

환경을 위해 개발된 인공지능 모델들은 화합물 구조 정보를 입력하면 해당 물질이 물벼룩, 물고기와 같은 환경 종에 얼마나 유해한지 예측해주거나, 토양이나 물에 얼마나 오랫동안 잔류해 있는지 혹은 환경에서 분해 될 수 있는지 예측해준다. 아쉬운 점은 이러한 인공지능 모델들이 대부분 의약품과 유사한 화학 물질에 대해서만 예측이 가능하다는 것이다. 의약품 데이터 중 대다수는 저분자 화합물에 대한 데이터이며 탄소와 수소가 주 골격을 이루고 있는 구조가 이에 해당된다. 그러나 화학이 발달하면서 우리가 사용하고 있는 제품들은 훨씬 복잡한 화학 구조를 지니고 있다. 대표적인 예로는 나노 물질을 들 수 있다.

나노 물질은 크기가 100nm 이하의 아주 작은 물질로, 작은 크기가 새로운 성질을 나타내어 많은 분야에서 각광을 받았다. 하지만 크기가 작은 만큼 사람 몸에 유입되기도 쉽고 여러 가지 문제를 일으킬 가능성이 높아졌다. 이러한 문제점 때문에 REACH에서도 제품에 나노 물질을 포함한 경우 몇 가지 추가 정보를 제출할 것을 명시하고 있다.

그러나 나노 물질 자체를 만들어내는 것이 고비용이기 때문에 나노 물질의 유해성을 실험하는 것은 훨씬 고비용이 드는 일이다. 그래서 인공지능을 이용해 나노 물질의 위험성을 예측하려는 연구가 많이 진행되고 있다. 그러나 아직은 개발 속도가 많이 더딘 편이고 모델 개발에 사용되는 데이터 양이 많지 않다. 데이터를 구하더라도 복잡한 화학 구조를 해석하기 위한 방법이 부족하다.

이러한 많은 이유로 화학 물질의 유해성을 예측하기 위한 연구는 아직 상대적으로 적은 편이긴 하나, 그럼에도 인공지능을 활용한 기술로 환경을 보호할 수 있다면 그 가치는 값으로 매길 수 없을 것이다.

이제 친환경시대에서 필(必)환경시대로 환경 보호는 선택이 아닌 필수가 됐다. 환경 파괴로 인한 기후 난민, 식량난, 변이 바이러스 등 나비효과는 실로 어마어마하다. 환경이 우리의 건강뿐 아니라 생존을 위협할 수 있음을 전세계가 공감하고 있다.

최근 국내 연구진이 해안가의 절벽이나 동굴과 같이 사람이 다니기 어려운 곳에 쓰레기를 수거하는 무인 청소 로봇을 개발했다는 뉴스를 본 적이 있다. 700년 동안 혼자 지구를 청소하던 로봇 영화 월E가 현실이 되었다는 기사를 보면서 환경을 위한 과학기술 발전에 놀랍기도 했지만 우리가 만든 쓰레기를 결국 로봇의 힘으로 치워야 하는 현실이 씁쓸하기도 했다.

우리를 위해 오랜 시간 수많은 물질을 사용해왔고, 우리는 다시 다양한 모습으로 환경을 보호하기 위해 나서고 있다. 지구를 위한 인공지능이 조금은 거창해 보이지만 어쩌면 나를 위한 일인 셈이다.