선구적인 연구에서 Artec 3D 스캐닝을 통해 법의학적 교흔 분석의 신뢰성 확보

Artec Space Spider로 치열 모형을 디지털화하고 있는 연구원 Erika Franze. 이미지 제공: Erika Franze

기분 좋은 주제는 아니지만, 교흔은 가해자뿐만 아니라 피해자의 가슴, 다리, 성기에서도 발견되는 경우가 많기 때문에 성폭행 사건의 중심이 되는 경우가 많습니다.

그러나 교흔 분석 자체는 여전히 논란의 여지가 있는 주제입니다. 인간 치열의 순전한 가변성과 복잡성부터 피부의 탄력, 압력, 피해자 사망 후의 변화로 인한 왜곡으로 인해 교흔 분석은 여전히 완벽하지 못한 것이 현실입니다.

상황을 더욱 복잡하게 만드는 또 다른 문제는 교흔을 기록하는 표준화된 방법이 없다는 점입니다. 이러한 일관성의 부족으로 인해 교흔을 해석하는 데 있어 주관과 편견이 개입될 여지가 있으며 연구 결과의 타당성에 부정적인 영향을 미칩니다.

지난 몇 년 동안 교흔 분석은 여러 건의 억울한 유죄 판결에 연루되기도 했으며, 나중에 DNA 증거에 의해 판결이 뒤집힌 사례도 있었습니다. 이처럼 교흔이 일치하지 않을 경우 윤리적, 법적으로 영향을 미치기 때문에 치의학 증거의 법적 신뢰성을 보장하기 위해 확증이 필요하다는 것으로 널리 받아들여지고 있습니다.

교흔 분석이란 무엇입니까?

전통적으로 교흔은 일련의 사진을 통해 기록합니다. 사진을 찍고 나면 가해자가 남긴 DNA가 있는지 확인하기 위해 해당 부위를 면봉으로 채취합니다. 그런 다음 용의자 치아의 인상을 촬영하여 일치 여부를 확인하는 추가 검사를 진행합니다.

사진과 비교하기 전에 Space Spider로 3D 스캔 중인 교흔. 이미지 제공: Erika Franze

그러나 교흔의 멍은 피해자의 상태에 따라 달라집니다. 이로 인해 법의학 치과의사는 사망 후 피부가 변색되어 디테일이 더 선명하게 보이는 단계까지 기다려야 사진을 촬영할 수 있어 조사가 지연되는 경우도 있습니다.

그러고 나서 보존을 해야 합니다. 사망한 피해자의 경우, 교흔으로 실리콘 모형을 만든 후 소독제에 넣어 보관하여 열화를 방지할 수 있습니다. 생존자는 아세테이트 시트에 '추적'된 교합의 증거가 남아 있을 수도 있지만, 두 과정 모두 시간이 많이 걸립니다.

이러한 단점과 의구심 속에서 법의학 대학원생인 Erika Franze의 연구는 이 분야에 한 줄기 희망을 불어넣었다고 할 수 있습니다.

Franze는 휴대용 1mm 미만의 정밀 3D 스캐닝 기술을 활용하여 자국을 만드는 데 영향을 미치는 모든 치아의 각도를 정밀하게 캡처하는 방법을 개발했습니다. 이를 통해 깊이, 모양, 크기를 정확하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라 용의자의 치열 모형과 비교할 수 있는 3D 모델로 변환할 수 있는 데이터를 생성할 수 있습니다.

전통적인 3D 치열 모형. 이미지 제공: Erika Franze

몇 초 만에 얻는 "훌륭한" 스캔

교수이자 저명한 법의학자인 Carol Ritter와 함께 개발한 Franze의 수정된 프로세스는 주로 3D 스캐닝을 중심으로 이루어집니다. 하지만 모든 스캐너가 똑같이 만들어지는 것은 아닙니다. 일부 스캐너는 해상도, 보정 또는 정렬 문제로 인해 오류나 아티팩트가 발생할 수 있는 희미하거나 왜곡되거나 오염된 교흔을 캡처하는 데 어려움이 있습니다.

다행히도 Franze는 법의학적 기록 응용 분야에서 3D 기술을 광범위하게 사용했던 3D 법의학 분석가인 Eugene Liscio로부터 연구 초기에 Artec Space Spider를 소개받았습니다.

Franze는 “Artec Space Spider는 저를 한 곳에 얽매이지 않게 해 정말 마음에 듭니다. 표본 추출 자원 봉사자를 만날 때마다 가지고 다닐 수 있을 만큼 휴대성이 뛰어납니다. 사용하기도 정말 재미있습니다.”라고 설명했습니다.

높은 해상도와 사용 편의성을 갖추고 있는 Space Spider는 스캔 초보자도 법의학적 결과에 중요한 종종 간과되는 디테일을 캡처할 수 있게 해주는 완벽한 도구입니다.

그녀는 "캡처한 모든 이미지가 훌륭해 보입니다. 저에게 스캔은 치열 모형처럼 보입니다. 큰 결함, 흐릿함, 노이즈 또는 랜드마크가 없습니다. Space Spider를 사용하면 치아의 작은 부분까지 제가 원하는 모든 것을 얻을 수 있습니다."라고 덧붙였습니다.

"처음이라 3D 스캐닝을 배우는 데 약간의 시간이 걸렸지만 이제는 스캔할 때 치아와 모든 것을 완전히 회전하는 데 1분도 채 걸리지 않습니다."

법치의학의 재구성

Franze의 비접촉 보존 작업 흐름에서는 감염이나 교차 오염의 위험 없이 자국의 3D 모델을 조사 동료와 원활하게 공유할 수 있습니다. 이를 통해 교흔 깊이를 더욱 효과적으로 시각화하여 모양, 크기, 치열 모형을 비교하거나 다양한 교합 시나리오를 시뮬레이션할 수 있습니다.

물리적 보관이 필요한 취급 중 갈라지거나 손상되기 쉬운 일반 모형과 달리 디지털 모형은 이러한 문제도 없습니다.

캡처에 관련하여 Artec Studio는 몇 초 동안 진행되는 스캐닝 프로세스에서 핵심적인 역할을 합니다. Franze는 소프트웨어의 Autopilot 모드가 스캔의 정렬을 간소화하고 교흔의 실제 크기와 방향을 일치시키는 데 특히 유용하다는 것을 알았습니다.

Franze는 "Artec Studio의 자동화된 매우 훌륭하고 사용하기 쉬우며 매우 빨랐습니다. 저는 단순히 비교를 해보기 위해 수동 모델 편집 단계도 배웠는데, 큰 차이가 없어서 인상적이었습니다!"라고 말했습니다.

3D 스캐닝 프로세스 중간에 찍은 Artec Studio의 스크린숏. 이미지 제공: Erika Franze

스캔을 정리한 후에는 모델링, 렌더링 및 애니메이션 플랫폼인 Autodesk 3ds Max로 내보내고, 필요한 경우 2D 이미지와 함께 사용하여 '가상 교합 윤곽'을 생성할 수 있습니다. 생성된 모델은 매우 정확하여 치아 사이의 텍스처와 각도 차이를 비교하고 궁극적으로 사람을 용의자로 분류하거나 배제하는 데 활용할 수 있습니다.

법의학 3D 스캐닝의 미래는?

이미 15명의 지원자를 대상으로 테스트한 결과, 정확한 치열 모형과 각인을 만들어낸 Franze의 접근 방식은 법치의학의 판도를 바꿔 놓고 있습니다.

Franze는 "두 가지가 똑같아 보일 수도 있고 매우 다를 수도 있습니다. 저의 연구가 최대한 객관적일 수 있도록 저는 통계를 사용하여 분석을 뒷받침하고 있습니다. Space Spider는 이러한 작업에 큰 도움이 되었으며, 스캔은 마치 직접 눈으로 무언가를 보는 것과 같습니다."라고 결론지었습니다.

편집된 치아 3D 모델. 이미지 제공: Erika Franze

그녀의 연구는 여전히 치열 모형을 사진과 비교하는 데 중점을 두고 있지만, Space Spider를 채택하면서 교흔 모델링에 대한 흥미로운 접근 방식의 문이 열렸습니다. 실제로 그녀는 이제 교합 인상 스캔의 고해상도 데이터만으로 논란의 여지가 있는 분야에 정확성과 신뢰성을 가져올 수 있는 결론을 도출하는 방법을 개발하는 것을 목표로 하고 있습니다.

Liscio는 "교흔 분석이 더 일반적으로 받아들여지는 경로가 있다면, 3D 기록과 형상 분석이 포함될 가능성이 매우 큽니다. 3D 스캐닝은 객관성을 높이기 위한 관문이 될 수 있습니다. 이러한 방법과 표준 중 상당 부분은 아직 확립되지 않았습니다. 하지만 이것은 분명히 출발점이며 목표를 달성하는 방법입니다."라고 덧붙였습니다.