2026년 5월 3일, 장윤기는 베트남 국적 20대 여성(A씨)의 거주지에서 약 1시간 30분 동안 목을 졸라 기절시킨 뒤 성폭행하고 약 12시간 동안 감금한 혐의를 받는다. 같은 날 오후에 여고생을 살해하기 위해 흉기 2점을 구입한 것으로 확인되었다. 5월 4일 A씨는 칠곡경찰서에 강간 피해를 고소했으나 피의자 인적사항은 특정되지 않았다. 칠곡서 수사팀은 5월 5일 광주에서 발생한 여고생 살인 사건 보도를 확인하고, 자신들이 접수한 성폭력 고소 사건의 피의자와 장윤기가 동일인일 가능성을 의심해 광주 광산경찰서에 연락하였다. 광산서 수사팀은 즉시 조사에 착수해 장윤기가 A씨의 주거지 주변을 여러 차례 배회하고 있었으며, 5월 7일 A씨에 대한 살인예비 혐의를 추가 인지하였다. 이 과정에서 칠곡서 수사팀의 능동적인 판단이 장윤기의 추가 범행과 살인 계획을 밝혀내는 결정적 단서가 되었다.
칠곡경찰서 수사팀이 언론보도를 통해 두 사건을 직접 연결한 판단은 장윤기의 추가 살인 계획을 밝혀내는 중요한 계기가 되었으며, 이는 관할이 다른 사건 간 연계 수사의 필요성을 시사한다.
2026년 5월 5일, 경북 칠곡경찰서 수사팀은 5월 4일 베트남 국적 20대 여성 A씨가 강간을 고소한 사건에서 피의자를 특정하지 못한 채 접수한 뒤, 같은 날 광주에서 발생한 여고생 살인 사건에 대한 언론 보도를 확인하고 두 사건의 피의자가 동일인일 가능성을 의심하였다. 이에 칠곡서 수사팀은 광산경찰서에 연락해 장윤기 사건을 알렸고, 광산서가 즉시 칠곡서로 이동해 피해자를 출장 조사한 뒤, 장윤기가 A씨의 주거지를 반복적으로 배회한 사실 등을 확인했다. 그 결과 5월 7일 장윤기에 대해 살인예비 혐의가 추가되어 조사되었으며, 5월 3일에 A씨를 폭행·성폭행하고 감금한 혐의와 살인목적으로 흉기 구입 사실도 밝혀졌다.