Artec Ray와 Leo를 사용하여 홍콩 및 중화권 수생 야생동물에 대한 법의학 조사 수행

법의학과 부검이라고 하면 우리 대부분은 사람의 시신, 병원, 영안실, 실험실을 떠올릴 수 있습니다. 그러나 과학계에서 이러한 용어는 훨씬 더 확장되어 바다에 살고 있는 훨씬 더 다양한 종류의 포유류에도 적용됩니다. 그리고 홍콩의 한 연구팀에서는 3D 기술과 수생 동물에 대한 법의학 조사를 결합합니다. 즉, 동물의 부상부터 손상을 일으킨 선박까지 모든 것을 3D로 스캔합니다.

Artec Leo로 스캔 중인 죽은 돌고래

홍콩 시립대학교 수생 동물 가상부검 연구실의 조교수 겸 수의학 영상 연구원인 Brian Kot 교수는 “우리의 주요 연구 대상은 홍콩과 인접 해역에 좌초된 수생 동물, 즉 남중국해를 따라 연안 해역의 서식 영역을 이용하는 동물입니다.”라고 말했습니다.

이 연구의 목표는 좌초된 사체와 부상을 입힌 것으로 의심되는 도구의 3D 기록과 사체의 사후 CT/MRI/초음파 검사 등 가상부검 중심의 사후 검사 접근법을 통해 수생 동물에 대한 자연적 및 인위적 영향에 대한 과학적이고 정밀한 증거를 제공하는 것입니다. 이를 통해 사망 조사, 매칭 분석, 가상 사고 현장 재구성을 위한 완전한 전자 복제물을 만들 수 있습니다. 한마디로 이는 다치거나 죽은 수생 동물을 기록하고, 사고가 어떻게 그리고 왜 발생했는지 조사하고, 향후 이러한 사고를 예방하는 방법을 모색하기 위한 것입니다.

Artec Space Spider로 스캔 중인 돌고래

Kot 교수는 “선박 상호 작용은 해당 해역에 서식하는 고래류에 대한 주요 인위적 위협 중 하나였습니다.”라고 설명했습니다. 2018년에 우리가 마주친 좌초된 고래류 38마리 중 19마리에서 선박 상호 작용을 나타내는 날카롭거나 둔탁한 힘에 의한 외상의 증거가 관찰되었습니다.”라고 설명했습니다. 2020년 코로나19 팬데믹 이후 해상 교통량이 줄어들면서 이러한 상호 작용은 감소했지만 여전히 더 많은 위협이 존재합니다. 2023년에 보고된 좌초된 고래류 25마리 중 15마리에서 어구 얽힘 또는 과급성 수중 갇힘의 징후가 발견되었습니다.

스캔 중인 바다거북의 껍질과 몸통

홍콩 시립대학교 수생 동물 가상부검 연구실(Aquatic Animal Virtopsy Lab)의 수석 연구 조수이자 관리자인 Henry Tsui 씨는 “우리는 해양 보존과 돌고래 및 바다거북 보존을 위한 과학 기반 토론과 정책 결정을 촉진하여 수생동물을 생태계 건강의 파수꾼으로 활용함으로써 ‘하나의 바다-하나의 건강’이라는 이상을 실현하는 것을 목표로 연구를 진행하고 있습니다. “법정 소송이 있을 경우 이러한 조사 결과는 사진으로 찍은 2D 이미지보다 훨씬 더 정확하고 신뢰할 수 있는 증거가 될 수 있습니다.”라고 설명했습니다.

도구 세트 확장

연구팀은 처음에는 사진 촬영이나 사진 측량과 같은 기존 방법을 사용하여 동물의 외부 상태를 캡처했지만, 이러한 방법은 부족했습니다.

Kot 교수는 “사진 촬영 자체는 환경의 조명, 거리 등 여러 가지 변수의 영향을 받습니다. 따라서 이러한 피부 상태, 상처와 부상, 그리고 어쩌면 상해를 입히는 도구까지 시각화하기 위해 3D 모델이 필요했습니다.”라고 말했습니다.

다양한 3D 스캐닝 대안을 시도한 끝에 연구팀은 마침내 Artec 3D에서 해결책을 찾았습니다.

바다거북의 발견 당시 모습과 고해상도 3D 캡처

“우선 Artec 3D를 선택한 이유는 색상이 우리에게 매우 중요하기 때문입니다. 부상과 상처를 조사할 때 실제로 텍스처를 통해 상처가 새로운 상처인지, 치유 중인 상처인지, 어떤 정보가 있는지 등 훨씬 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다."

중간 크기의 물체를 캡처하는 다목적 솔루션인 Artec Eva와 매우 높은 정확도로 미세한 디테일을 캡처하는 업계에서 널리 사용되는 Space Spider로 시작한 연구팀은 곧 도구 세트를 확장하기로 했습니다. Kot 교수는 “Eva로는 동물의 몸 전체를 스캔하고, 머리, 등지느러미, 생식기 슬릿, 상처나 피부 병변 등 관심 있는 부위를 스캔할 때는 Space Spider를 사용했습니다. 일반적으로 데이터를 수집하는 데 20~30분 정도 걸립니다. Artec Leo도 사용하는데 돌고래나 알락돌고래를 스캔하는 데 약 5~10분밖에 걸리지 않습니다."라고 말했습니다.

무선 Artec Leo를 고래에 가까이 가져가기

연구팀은 돌고래와 알락돌고래 외에도 바다거북을 스캔합니다. AI에 기반한 무선 방식의 믿을 수 없을 정도로 사용하기 쉬운 Artec Leo는 넓은 표면을 이동하면서 방해가 되는 전선이나 케이블 없이 빠르게 캡처하는 경우를 위해 제작되었습니다.

필수적인 기록

동물의 외부뿐만 아니라 내부도 스캔하고 검사하는 것이 목표이기 때문에 스캔은 매우 신중하게, 그리고 매우 구체적으로 수행해야 합니다.

Kot 교수는 "우리의 주요 목표는 외부 데이터와 내부 데이터를 결합하여 전신의 전체적인 3D 모델을 만드는 것입니다. 그래서 동물을 CT 스캐닝 테이블 위에 올려놓고 옆면, 반대편, 윗면, 아랫면 등 체계적인 방식으로 스캔합니다.”라고 설명했습니다.

완전한 데이터 세트를 위해 CT와 3D로 동물 스캔

사체의 외부를 꼼꼼하게 스캔한 후 동물을 열어 내부를 스캔합니다. 동물의 위치가 변하기 때문에 외부 3D 스캔과 내부 체적 CT 데이터를 조합하여 완전한 모델을 만들고 Blender와 같은 고급 렌더링 소프트웨어를 사용하여 분석을 수행합니다.

전신에 대한 완벽한 기록은 연구팀에 많은 도움이 되었으며, 이는 영구적으로 이용 가능하고 매우 세부적인 증거를 확보할 수 있게 해 주었습니다. Kot 교수는 “시체를 열면 더 이상 봉합할 수 없고, 부검과 해부 후에는 되돌릴 수 있는 방법이 없습니다.”라고 말합니다. 따라서 3D 데이터와 모델이 있으면 지역에서 그리고 국제적으로 여러 차례 조사를 할 수 있고, 전 세계의 여러 전문가 그룹과 공유하여 추가 조사를 할 수도 있습니다.”라고 말했습니다.

Artec Ray를 사용하여 동물의 부상 또는 사망으로 이어질 수 있는 보트, 선박 및 표면 캡처

10분 안에 고래를 스캔하는 방법

고래나 배처럼 큰 물체를다룰 때는 Artec Ray가 빛을 발합니다. 홍콩 시립대학교 수생 동물 가상부검 연구소의 연구원이자 과학 코디네이터인 Tabris Chung 박사는 “큰 고래의 경우, 방대한 양의 데이터 세트가 생성되기 때문에 Ray를 사용하여 고래를 기록합니다.”라고 말했습니다. 그런 다음 연구팀은 사진 측량 기술을 사용하여 3D 모델에 색상을 매핑하고 세계에서 가장 큰 포유류를 다룰 때에도 매우 세부적이고 정확한 스캔을 얻을 수 있습니다.

데이터는 이 연구팀이 진행 중인 다른 조사 및 프로젝트와 협력하여 사용할 수도 있습니다. 예를 들어, 이 해역에 서식하는 돌고래에 대한 위협으로 선박 충돌을 다루는 것입니다.

종종 죽은 상태로 발견되는 바다 생물. Artec Leo로 캡처 중인 고래

Chung 박사는 “우리는 이러한 사고의 주요 발생 지점이 어디인지, 그리고 그 해역 주변에 어떤 종류의 선박이 나타날지 파악할 수 있습니다. 그런 다음 조선소에 가서 선박 수리소에 들러 이러한 유형의 선박을 모두 살펴봅니다. Artec Ray로 이러한 해양 선박의 바닥을 스캔합니다.”라고 말했습니다.

모든 데이터를 고해상도 3D로 수집한 후 분석 및 현장 재구성을 수행합니다.

증거의 용도로 수집하는 보트 및 선박 부품

Chung 박사는 “가장 중요한 것은 선박이 이러한 취약한 돌고래와 어떻게 충돌하는지 사람들이 이해하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 동시에 사람들이 부상을 예방할 수 있는 방법을 알 수 있게 해 준다는 점입니다. 이러한 점이 중요하며 또한 우리가 받는 거의 모든 것에 Artec 3D 스캐너를 사용하는 이유입니다.”라고 말했습니다.

도구 공유

연구팀은 수생 동물을 수집하고, 발표하고, 분석하는 작업에 열심히 매진하면서 미래에도 집중하고 있습니다. 지금까지 이들은 매년 사후 조사 워크숍의 일환으로 3D 스캐닝 부문을 개최하여 현지, 지역 및 전 세계 참가자에게 3D 스캐닝과 CT 스캔이 사후 조사에 어떻게 사용되는지에 대해 강의를 제공하고 있습니다.

그러나 모든 것과 마찬가지로, 죽음의 원인뿐만 아니라 이 웅장한 바다 생물의 환경과 전반적인 웰빙에 초점을 맞춰야 합니다.

3D 스캐닝의 사용과 효과를 시연하는 워크숍

Kot 교수는 “매우 중요한 것은 사망 원인만이 아니라 동물의 건강 문제를 종합적으로 고려해야 한다는 점입니다. 고래류는 전염병이 흔하며, 기생충성 폐렴이나 근골격계 질환으로 인해 이동성에 장애를 일으킬 수 있습니다. 또한 시력이나 청력 장애로 인해 먹이 사냥 능력이 떨어지고 주변 환경에 대한 반응이 저하되어 선박 상호 작용의 위험이 커질 수 있습니다.”라고 말했습니다.

Kot 교수는 “멸종 위기에 처한 수생 야생 동물에 대한 정확한 보존 대책을 마련하려면 단순히 배를 탓할 수는 없습니다 오히려 이 동물들의 생물학적 건강을 이해하고 자연 및 인위적 영향과 관련된 위험을 완화하는 데 더 많은 노력을 기울여야 합니다.”라고 조언했습니다.