술에 취했다면 스마트폰을 들고 산책을 하면 알 수 있다.

스탠포드 대학과 피츠버그 대학의 연구팀은 최근 스마트폰을 사용하여 중독을 감지하는 연구를 발표했는데, 보행 특성을 사용하여 해당 혈액 및 호흡의 알코올 농도를 감지했습니다. 다음에 술을 너무 많이 마셨는지 알아보려면 휴대폰으로 테스트해 보세요.

"너 술을 너무 많이 마셨어."

"저는 취하지 않았어요."

당신이 술을 너무 많이 마셨는지 아닌지에 대해서는 더 이상 말할 필요가 없습니다. 휴대폰을 들고 몇 걸음만 걷다 보면 알 수 있을 거예요.

이는 스탠포드 대학과 피츠버그 대학의 연구팀이 내놓은 최신 연구 결과입니다.그들은 스마트폰의 센서와 가속도계를 이용해 중독을 감지했습니다.22명의 자원봉사자를 대상으로 실시한 실험에서 92.5%의 정확도가 얻어졌습니다.

술 마시는 건 재밌지만, 술 취함은 해롭다

중국에는 "술이 없으면 연회도 완전하지 않다"는 속담이 있습니다. 많은 사람들이 중국의 술 문화에 대해 잘 알고 있을 거라고 생각합니다. 연회나 모임이 있을 때마다 사람들은 항상 술을 마시도록 권유받습니다.

술을 마시는 것은 사람들에게 즐거움을 줄 수 있지만, 적은 잔이든 많은 잔이든 사람을 행복하게 만들어 주지는 못하고 오히려 신체에 해를 끼칠 뿐이며, 술에 취하면 여러 가지 사고가 쉽게 일어날 수 있습니다.

WHO 조사 보고서에 따르면,매년 전 세계적으로 알코올로 인해 300만 명이 사망합니다.알코올의 해로운 사용은 전 세계 질병 부담의 5.1%를 차지합니다.

또한,음주운전으로 인한 교통사고는 30%에 달했다.2019년 상반기에만 음주운전으로 인한 치명적이지 않은 교통사고가 7,512건 발생했습니다.

피츠버그 대학교 의과대학의 수석 연구원인 브라이언 서폴레토는 현재 스탠포드 대학교 의과대학의 응급의학과에 있습니다. 그는 대학 시절 친한 친구가 음주운전 사고로 세상을 떠났다고 말했습니다. 그는 수년에 걸쳐 응급실에서 알코올 중독으로 그곳으로 보내진 성인들을 너무나 많이 보았습니다.

그러므로 그는 믿는다사람들이 술을 줄이고 음주운전을 예방하기 위해서는 알코올 중독에 대한 실시간 정보를 얻는 것이 중요합니다.그는 10년 가까이 과도한 음주로 인한 부상과 사망을 예방하기 위한 디지털 음주 개입에 관해 연구해 왔습니다.

휴대폰을 들고 직선으로 걸어가면 술에 취했는지 알 수 있습니다.

현재 술 취함을 감지하는 데는 주로 호흡측정기나 혈액 채취 등의 기존 방법에 의존하지만, 이러한 방법에는 전문 장비와 전문가의 참여가 필요합니다.

브라이언 서폴레토는 주변에 있는 도구를 이용해 탐지에 활용하고자 합니다. 그는 "요즘 우리는 어디를 가든 강력한 센서(스마트폰)를 가지고 다닙니다. 따라서 공중 보건에 가장 효과적으로 기여하기 위해 이러한 센서들을 어떻게 활용할지 배워야 합니다."라고 말했습니다.

최근 그의 팀은 Journal of Studies on Alcohol and Drugs에 새로운 연구 결과를 발표했습니다. "알코올 중독으로 인한 보행 장애를 감지하기 위한 스마트폰 가속도계 활용 예비 연구"스마트폰을 이용해 중독을 감지하는 방법이 소개되었습니다.

이 연구는 혈중 알코올 농도(BAC)와 호흡 알코올 농도(BrAC)와 보행 특성 간의 연관성에 초점을 맞췄습니다.

 1단계: 피험자들이 술을 마신다 

2018년 하반기에 서폴레토의 팀은 21세에서 43세 사이의 성인 22명을 자원봉사자로 모집하여 실험실에서 통제된 연구를 진행했습니다.

22명의 자원봉사자들은 연구 시작 전 24시간 동안 술, 기타 정신 활성 약물, 카페인 섭취를 삼가하도록 요청받았습니다.

그런 다음 실험 중에,자원봉사자들은 1시간 안에 특정 양의 보드카와 라임 주스 혼합물을 마셨습니다.이러한 복용량은 BrAC = 0.20%(호흡 1리터당 알코올 0.2mg)를 달성하기 위해 계산되었습니다.

자원봉사자들의 BrAC가 0.2%에 도달할 수 있다는 것을 확인한 이유는 다음과 같습니다.미국 전역에서 BrAC가 0.2%를 초과하는 상태로 운전하는 것은 범죄로 간주되기 때문입니다.

 2단계: 보행 및 알코올 농도 데이터 샘플링 

자원봉사자들은 술을 마신 후 매 시간 걷기 테스트를 실시했습니다.연구진은 참가자들의 걷는 데이터와 호흡 알코올 농도, 혈중 알코올 농도를 측정했습니다.

실험에 앞서 연구진은 각 참가자의 등 아래에 스마트폰을 고정했습니다. 보행 실험 중에,자원봉사자들은 평평하고 카펫이 깔린 표면에서 직선으로 10걸음 걸어간 다음 돌아서서 시작 지점으로 돌아오라는 지시를 받습니다.

연구팀은 '파이폭스(phyphox)'라는 모바일 앱을 사용하여 가속도계 데이터를 기록한 다음 보행 특징을 추출했습니다.

자원봉사자들이 걸어가면서,스마트폰의 센서와 앱은 x, y, z(좌우, 앞, 뒤, 수직)의 세 방향으로 데이터를 측정합니다.

이 연구의 중요한 장점은 로지스틱 회귀 모델을 사용하여 높은 정확도를 달성할 수 있다는 것을 발견했다는 것입니다. 이를 통해 모델에서 개별 보행 특징의 상대적 기여도를 조사할 수 있었습니다(머신 러닝을 사용하여 직접적으로는 불가능한 일).

안에,그들은 휴대폰의 x축(x축은 걷는 동안 좌우로 흔들리는 것을 나타냄)에 따른 진폭과 분산이 주요 예측 요인이라는 것을 발견했습니다.

이 연구의 또 다른 장점은 일상적인 자연 환경에서 쉽게 수집할 수 있는 10걸음의 걷기 샘플만을 사용했다는 것입니다.

 결과: 보행 변화를 사용하여 술 취함을 측정한 정확도는 92.5%입니다. 

연구 결과는 다음과 같습니다.연구자들은 걸음걸이 변화를 이용해 참가자의 호흡 알코올 농도가 미국에서 법적 한도인 0.081 TP3T를 초과했을 때를 92.51 TP3T의 정확도로 판별할 수 있었습니다.

참고: 미국 대부분 주의 법률에 따르면 성인의 혈중 알코올 농도가 0.08%를 초과하면 취한 것으로 간주되며, 혈중 알코올 농도가 0.2%를 초과하는 상태에서 운전하는 것은 불법입니다.

그러나 표본 크기가 작고 보행 데이터 포인트 수가 제한적이기 때문에 BrAC가 0.08% 이하일 때 보행 특성만으로 저농도 알코올 소비를 구별할 수 있는지 여부는 확실하지 않습니다.

또한, 이 연구에서는 휴대전화를 허리 아랫부분에 고정해 두었습니다. 하지만 일반적으로 사람들은 휴대폰을 주머니에 넣어두기 때문에 이것이 검사 결과에 영향을 미칠지는 알 수 없습니다.

그러나 연구팀은 다음 단계는 휴대폰을 주머니에 넣은 상태나 사람이 붐비는 술집 복도 등 더욱 현실적인 환경에서 이 설정을 테스트하는 것이라고 밝혔습니다.

이러한 한계에도 불구하고 연구팀은 이 "개념 증명 연구"가 휴대전화를 사용하여 알코올 기능 저하를 감지하는 미래 연구의 기초를 마련했다고 밝혔습니다.앞으로 이 기술은 운전 행동 모니터링, 정밀 기기 작동, 알코올 의존증 치료 등의 시나리오에 활용될 수 있습니다.

이 연구가 충분히 발전하면, 스마트폰이 기존의 알코올 농도 감지 도구를 직접 대체하여 인력과 자재 비용을 크게 절감할 수 있을 것입니다.

더욱 중요한 것은 술에 취해 운전을 하게 되더라도 교통경찰이 당신을 검문할 때까지 기다릴 필요가 없다는 것입니다. 운전석에 앉기 전에 스마트폰에서 이미 경고음이 울려 가족이나 친구에게 당신을 데리러 오라고 알릴 수 있기 때문입니다.

참고문헌:
https://www.jsad.com/doi/pdf/10.15288/jsad.2020.81.505https://www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200818094030.htm

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