국립금오공과대학교(총장 곽호상) 기계시스템공학부 손정우 교수 연구팀이 미국 조지아공대 여운홍 교수 연구팀과의 국제 공동연구를 통해 ‘무선 실시간 전신 동작 인식 시스템’을 세계 최초로 개발했다.

  손정우 교수와 여운홍 교수의 공동연구팀은 ‘딥러닝 기반의 클라우드 컴퓨팅 시스템’과 ‘플렉서블 전자소자 기반의 웨어러블 전신 섬유 통합 전자 장치’를 통해 무선으로 실시간 동작을 인식할 수 있도록 했다. 이러한 전자 장치는 다중화된 신체 변형 데이터의 수집·처리를 통해 사용자가 수행하는 동작이나 운동 유형을 실시간으로 예측할 수 있어, 스마트 헬스케어 응용 및 재활 분야의 혁신을 이끌 수 있을 것으로 기대된다.

  플렉서블 전자소자는 다중화된 나노멤브레인 그래핀 센서와 유연한 회로로 구성되어 다양한 신체 변형 정보를 수집하기에 적합하며, 측정된 데이터를 무선으로 클라우드에 전송하여 지속적인 동작 인식을 가능하게 했다. 벨크로 메시 섬유가 통합된 플렉서블 전자 장치는 동작 인식 수트에 인체공학적으로 부착할 수 있어 신체 크기가 다른 사용자들에게도 적용 가능하다.

  웨어러블 센서 수트는 실시간 분류를 통해 8가지 종류의 의도된 운동을 인식하고 예측한다. 피험자(被驗者)를 대상으로 한 휴식, 걷기, 달리기, 쪼그리고 앉기, 계단 오르기, 계단 내리기, 팔굽혀펴기, 줄넘기 등 8가지 활동을 실시간으로 측정한 결과 95.3%의 정확도로 예측 가능함을 확인했다. 연구팀은 제안된 웨어러블 센서 수트의 활용성을 향상시키기 위해 블루투스를 활용한 웨어러블 센서와 스마트 워치, 모바일 기기와의 페어링을 통해 칼로리 계산 등 개인 운동정보를 생성할 수 있도록 했다.

이번 연구는 재료 분야의 국제학술지 ‘ACS Applied Materials and Interfaces(JCR 상위 15%, IF 8.5)’에 표지논문으로 선정됐으며 1월 24일자 온라인 게재됐다. 논문 제목은 ‘Full Body-Worn Textile-Integrated Nanomaterials and Soft Electronics for Real-Time Continuous Motion Recognition Using Cloud Computing(클라우드 컴퓨팅기반 실시간 연속 동작 인식을 위한 나노 재료 및 유연 전자가 결합된 전신 섬유)’이다. (☞ 논문 바로가기: https://doi.org/10.1021/acsami.4c17369)

  이번 연구는 동국대 AI-핵심소재 기반 첨단산업 지능형 로봇 글로벌인재양성사업단 지원으로 미국 조지아공대에 파견된 정수영 국립금오공대 기계공학과 석사과정 학생이 논문 제1저자로 연구에 기여했다.

  공동 연구를 추진한 손정우 국립금오공대 기계시스템공학부 교수는 “이번 연구 결과가 기존 동작인식 시스템의 한계를 극복하고, 운동 자세의 정확한 코칭 등 건강관리를 포함한 다양한 분야에 적용될 수 있기를 기대한다.”고 밝혔다.

  여운홍 조지아공대 기계공학과 교수는 “현재까지 무선으로 인체의 전신동작을 실시간으로 파악할 수 있는 새로운 유형의 전신 섬유 전자 장치가 보고된 적이 없기 때문에 이번 연구가 스마트 헬스케어 및 재활 과학 분야의 혁신을 이끌 수 있을 것으로 기대한다.”고 말했다.