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CSI

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by

jisoo kim

on 29 November 2013

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Transcript of CSI

전자전기공학부 옥규순
국어교육과 김현정
불어교육과 이연진
물리교육과 김지수
물리교육과 박보정
물리교육과 조인영
물리교육과 조호경
물리교육과 최진영

DNA test
What is dna??
1. Deoxyribonucleic acid의 약자.

2. 핵산의 일종, 주로 세포 내에서 생물의 유전 정보를 보관하는 물질. 결합되어 있는 염기에 의해 구분되는 네 종류의 nucleotides(A,T,G,C)가 중합되어 이중 나선 구조를 이룬다.

DNA 검사

VNTR

STR
PCR

RFLP
유전자 표지자
감식방법
사람의 유전체계 중에서 쉽게 분석되는 것 중 하나인 VNTR.

염색체에 나란히 나타나는 짧은 중간반복 DNA서열로 이어져 있는데, 이 반복서열을 VNTR(가변수의 직렬 반복서열)이라고 부른다.

VNTR이 어떤 제한효소에 대한 인식자리 사이에 존재하면 쉽게 탐지될 수 있다.

개인으로부터 얻은 DNA를 제한효소로 자르면 길이가 다른 두개의 절편이 형성된다. 예를 들어 양쪽부모로부터 온 것이 다를 수 있다.
서로 다른 여러 반복서열로 개인의 독특한 패턴이 분명해진다.

이 패턴은 겔 전기영동을 사용하여 쉽게 볼 수 있다.
VNTR(Variable number tandem repeat )
가변수의 직렬 반복서열

STR은 DNA 염기서열 가운데 2~7개의 염기가 한 단위가 되어 연속적으로 반복하여 만들어지는 반복염기서열.

예를 들면, "AGG/AGG/AGG/AGG/AGG/AGG/AGG"와 같이 염기쌍의 반복을 의미한다. STR길이는 개인에 따라 다르며 통상적으로 13개 좌위를 조사하는데, 전통적인 STR분석을 위해서는 200~400bp 길이의 DNA가 필요하다.

STR 타이핑을 통한 유전적 지문검사는 1990년 중후반부터 보편화된 것으로, 현재 진행중인 친자검사 방법 중 가장 정확한 검사방법이다. 검사결과는 검사한 모든 STR 유전자좌(locus)에서 '추정부(alleged father)’와 '자' 사이의 DNA 타입이 모두 일치할 경우에만 산출된 확률 값에 의해 친자라고 판명하고, 3개 이상의 STR 유전자좌에서 불일치할 경우에는 친자가 아니다 라고 판명한다. 그러나 1~2개의 STR 유전자좌에서 불일치가 나타날 경우에는 돌연변이의 가능성을 조사한다.
STR(Short Tandem Repeat)
짧은 연속 반복 서열

1. Denaturation. 두 가닥의 DNA는 가열함으로써 분리시킬 수 있다. 분리된 각각의 DNA는 template로서 역할을 하게 된다.
2. Annealing . primer들이 template DNA에 결합을 하게 된다.
3. Extension. 열에 강한 DNA polymerase가 template DNA에서 새로운 DNA를 만들게 된다


DNA를 복제·증폭시키는 분자생물학적인 기술로,이 기술은 사람의 게놈과 같은 매우 복잡하며 양이 지극히 미량인 DNA 용액에서 원하는 특정 DNA 단편만을 선택적으로 증폭시키는 방법

PCR(Polymerase Chain Reaction)
중합 효소 연쇄 반응

각 개인으로부터 얻은 DNA를 적당한 제한효소로 자르고 전기영동을 한 후 절편 크기의 유전적 다형성을 RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism)라고 한다.

제한효소는 특정 구간만을 인식하여 자르는데 각각의 사람은 각자 고유의 DNA염기서열을 지니고 있기 때문에 제한효소를 처리하면 각 사람들은 다른 형태로 염기들이 잘릴 것이다. 이를 통해 범죄현장에서 얻은 DNA 조각에 제한효소를 처리한 것과 용의자의 DNA에 제한효소를 처리한 결과를 비교하여 신원을 확인하고 범인여부를 판단할 수 있다.

Rflp(Restriction fragment length polymorphism)
제한효소 절편길이 다형성

DNA gel 전기영동 방법은 DNA를 크기에 따라서 분리하는 방법이다.
DNA는 인산 때문에 음전하를 띄고 있으며 두 전극 사이에 위치했을 때 (+)극 쪽으로 움직이게 된다.
이때, DNA분자가 gel을 통과하는 속도는 분자량이 커질수록 늦어진다. 따라서 위치로 분자량을 알 수 있다.

Agarose gel 전기영동(電氣泳動)

전기영동 실험 과정

Ethidium bromide(EtBr)은 DNA 염기 사이로 끼어드는 평면구조를 가진 그룹을 지니고 있어서 이 그룹이 DNA 염기에 결합.
파장이 302 nm와 366 nm의 자외선이 색소 자체에 흡수되어 590 nm의 주황색 형광 가시광선을 내게 된다.
* 주의: Ethidium bromide는 강력한 발암물질이고 독성을 지니므로 이 염색액을 다룰 때에는 반드시 비닐장갑을 사용한다.


EtBr(Ethidium Bromide)

DNA 감식 하는 방법

거짓말을 할 때 나타날 수 있는 생리적 변화 가운데 호흡과 심장박동 수, 혈압의 변화 등을 측정해 거짓말 여부를 가리는 장치

거짓말탐지기란?

폴리그래프란 뇌파ㆍ근활동ㆍ안구운동ㆍ안진ㆍ심장박동ㆍ호흡 등 여러 가지 생리적 현상을 동시에 기록하는 장치로, 범죄수사에서의 폴리그래프는 주로 호흡ㆍ맥박파ㆍ피부 전기반사ㆍ혈압을 동시에 기록




polygraph (폴리그래프)

거짓말탐지기를 사용할 때는 먼저 몇 가지 중립적인 질문을 통해서 자율신경계의 각성에 관한 지표의 기저선을 측정한다. 그리고 나서 몇 가지 핵심적인 질문을 하고, 이런 질문에 대한 자율신경계의 변화를 관찰한다.
사람들이 거짓말을 하면 어떤 정서(불안)를 경험할 것이고, 이런 정서변화를 생리적 지표를 통해서 측정할 수 있다는 것이다.
통전법 : 2개의 작은 전극을 손바닥 면에 두어 그 사이의 피부저항의 변화를 측정
전위법 : 두 전극 사이의 전위변화를 파악


거짓말탐지기의 원리

측정원리상 신체적인 반응이 매우 둔감한 사람이나 고도로 훈련된 '심장'이 강한 사람, 뇌에 이상이 있는 사람에게는 거짓말의 진실여부를 밝혀낼 가능성이 매우 낮다.
탐지기의 원리상 탐지기 측정 대상자의 신체적, 정신적 상태를 고려해야 한다. 신경과민, 분노, 슬픔, 당황 그리고 두려움 등이 거짓말의 반응과 전혀 별개로 심장 박동수, 혈압, 그리고 호흡률을 변화시킬 수 있기 때문이다.
감기, 두통, 변비, 혹은 신경학적 문제나 근육의 문제가 생리적 변화를 일으켜서 거짓말탐지기에 나타날 수도 있다. 거짓말로 인한 변화와 다른 요인으로 인한 변화를 구분할 기계적인 방법은 없다.
따라서 거짓말탐지기에 양성 반응이 나타났다고 해서 반드시 범죄의 용의자 또는 진실하지 못한 사람이라고 단정할 수는 없다.

거짓말탐지기의 한계

한계를 극복한
새로운 기술을 적용한
거짓말 탐지기 모델

.

적외선 감지센서 카메라 응용 기술

높은 해상도의 열상 사진기로 사람의 얼굴에 나타난 열을 감지하는 방법이다.
특히 범인의 눈 주위에 나타나는 열은 원초적으로 사람이 거짓말을 할 때 나타나는 ‘싸움-도망’ 반응이다.
이 생리적 변화는 거짓말이나 충격을 받으면 부신수질의 두 호르몬인 아드레날린과 노르에피네프린이 분비되어서 얼굴의 혈관이 느슨해지기 때문이다.
피검사자가 모르는 상태에서 사용이 가능하고 빠른 속도로 탐지가 가능하다.
두꺼운 화장이나 가짜 털로 눈 주위를 가려도 그 열상을 가려낼 수 있다.
공항이나 국경에서의 짐 검색과 소지품 검사 때 손쉽게 활용할 수 있어 획기적이다.

최신의 기술 ①

음성 인식 기술

거짓말을 잘 못하는 사람은 거짓말할 때 목소리부터 다르다는 사람의 심리와 인체변화를 이용하는 방법이다.
거짓말을 할 때 우리의 신체에서는 자신이 조절을 할 수 없는 음파가 음성에 실려서 나오는데, 이것을 이용해 IC Chip 형태의 음성 인식 기술로 음성중의 스트레스를 감지하며 기계내부의 알고리즘을 통해 음성의 흥분, 긴장 등 감정적인 갈등을 판단, 분석을 통해 상대방 말의 진실 여부를 판단할 수 있다.

최신의 기술 ②

fMRI를 이용하는 방법

fMRI로 뇌를 주사해 산화 레벨의 차이를 보이는 혈액을 시각화 함으로써 거짓말을 할 때 뇌의 여러 부위에서 일어나는 활동에 따라 거짓말 여부를 판별하는 기술이다.
다른 부위에 비해 상대적으로 활성화된 뇌 부위는 시냅스 활동이 활발해지고 피가 몰리는데, 이렇게 몰린 피의 효과는 산소를 가진 헤모글로빈 레벨인 피의 산화 레벨(blood oxygenation level)의 차이를 낳는다.
장점
침입적인 방법을 사용하지 않는다.
수 초 내의 빠른 반응 시간 사이의 변화를 볼 수 있다.
‘실시간 fMRI’의 개발이 가능하다.

단점 : 뇌에서 일어나는 ‘상대적’인 변화를 측정할 수밖에 없다.

최신의 기술 ③

EEG(뇌파)를 이용하는 방법

'뇌 지문감식'으로 불리며, 피검사자의 머리 위에 10여 개의 미세 전극이 내장된 장치를 씌우고 범죄 장면을 컴퓨터 화면으로 보여 주면서 뇌의 반응을 검사한다.
이때 뇌는 익숙한 그림이나 문자를 지각하면서 P300으로 명명된 뇌파를 발생시키는데, 이 뇌파의 존재에 따라 거짓말 여부를 판별하는 것이다.
P300이란 인간의 기억이나 주의와 관련된 뇌파로, 자극을 본 후 약 300ms 이후에 +방향으로 변하는 뇌파이며, 기억하고 있는 자극을 보았을 때 전위 값이 증가하는 특징이 있다.
P300은 정보처리과정 중 자극에 대한 주의력, 자극인지, 기억탐색, 불확실감의 해소 등을 반영하여 주의력, 기억력, 인지능력 등이 높을수록 P300의 진폭이 커지는 경향이 있다.

최신의 기술 ④

거짓말탐지기에 관련한 영상

말 그대로 손가락 안쪽 끝의 살갗의 무늬나 또는 그것을 찍은 흔적

지문이란?

지문의 생성과정

지문 분석법의 중요성

유전적 영향을 일부 작용하고 세부적인 지문 형태는 순전히 우연에 의해 생김
유전적 요인 < 환경적 요인
일란성 쌍둥이도 지문은 다를 수 있음을 알 수 있다.




지문이 사람들을 구별하는 수단으로 이용할 수 있음을 시사.

기체법은 주로 종이에 찍힌 잠재지문을 채취할 때 자주 사용된다.
요오드 기체나 다른 금속 증기는 잠재지문이 찍혀있는 부분의 지방과 반응하게 된다. 그러나 요오드기체가 색이 진하고 빨리 승화하기 때문에 널리 사용된다.
단, 지문과 반응한 요오드 역시 승화하여 흐려질 수 있으므로 지문고정액을 뿌려주어 지문이 흐려지는 것을 방지한다.
이때 지문고정액에는 녹말이 들어 있어 요오드와 반응하여 남색을 띄게 된다.

기체법이란?

지문채취방법
1. 엄지손가락을 콧등이나 이마에 문질러 기름기를 묻힌다.
2. 깨끗한 투명 판 위에 엄지손가락의 지문을 찍는다.
3. 가루가 날라가지 않도록 주의하며 붓으로 조심이 알루미늄 가루를 찍는다.
4. 지문을 찍은 부분을 붓으로 톡톡 찍어 가루가 지문에 골고루 묻도록 한다.
5. 다른 지문이 묻지 않게 핀셋으로 투명판을 잡아 가루를 털어낸다.
6. 가루가 묻은 지문 부분에 넓은 테이프를 조심히 붙인다.
7. 테이프를 떼어내 흰 종이에 붙이면 지문을 더 선명하게 확인할 수 있다.


실험 과정

실험과 같이 실시하는 지문 수사를 분말법이라고 한다. 피부 대부분에는 피지선이 있기 때문에 , 손에 묻어있던 땀이나 기름성분은 종이나 유리, 비닐 등에 묻어 지문을 남기게 된다. 이 지문 위에 알루미늄 가루나 흑연가루, 숯가루 등을 뿌리면 기름이나 땀 성분에 가루가 묻어 지문이 나타나게 된다.
이런 분말법은 거친 종이 표면에 남겨진 지문이나 오래되어 기름성분이 말라버린 경우에는 사용할 수 없다.

원리이해

손가락 끝에는 분비물이 나오는데 그중 염분, 아미노산 등에 화학적 반응을 일으켜서 지문을 검출하는 방법 중 하나로 종이류에서 지문을 검출할 때 사용한다.
검출방법에는 질산은반응과 닌히드린반응이 있다.


액체법이란?

닌히드린은 단백질이 아닌 아미노산에 반응하는데 종이에 남은 신선한 지문에는 단백질이 포함되어 있기 때문에 온도와 습도를 잘 조절하면 단백질이 분해효소에 의해 아미노산으로 분해되어 닌히드린과 반응하게 된다.
아미노산과 닌히드린은 반응하여 보라색을 나타내게 된다.

닌히드린 반응

사건 현장이나 증거물에서 혈흔을 찾고 확인하는 것이 매우 중요하다. 일반적으로 혈흔의 양이 많아 육안으로 식별이 가능한 경우에는 간단한 발색반응을 통해서 혈흔을 확인 할 수 있지만 혈흔의 양이 작거나 육안으로 혈흔을 식별할 수 없을 때에는 형광 발광을 이용한 시약을 사용해 혈흔은 찾는다.
혈흔시약으로는 LMG, LM, PT, TMB, Hemastix, Luminol, Bluestar 등이 있다.
이번실험에서는 Luminol(루미놀)을 사용할 예정이다.

혈흔반응이란?

루미놀반응은 혈흔의 유무가 불분명하거나 혈흔과 혼동하기 쉬운 반흔이 다수 있을때 이를 신속하게 골라내기 위해 행해지는 발광검사법이다.
루미놀과 과산화수소, 알칼리혼합액이 혈액 중 헤모글로빈의 핵심인 헤민에 작용하게 되면 헤민의 촉매작용에 의해 루미놀이 화학발광을 하게 된다.
이 루미놀 반응은 혈약을 1~2만배 희석해도 발광하게 된다. 따라서 소량의 혈흔도 찾을 수 있다는 장점이 있다.

루미놀 반응 실험
고체법
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