피부에 붙인 전극으로 근육의 미세한 전기신호를 읽어 손동작을 실시간으로 인식하고, 이를 계산이나 의사 표현 보조와 같은 전자기기 제어로 연결할 수 있는 차세대 웨어러블 바이오전자 시스템이 개발됐다.

부산대학교 전기전자공학부 심현석·박성윤 교수 연구팀은 피부처럼 부드럽게 늘어나는 생체적합성 전극 어레이와 초소형·저전력 맞춤형 반도체 칩 'ASIC'를 결합한 웨어러블 바이오 인터페이스 시스템을 개발했다고 21일 밝혔다.

팔에서 발생하는 미세한 근전도 신호를 실시간으로 측정·분석하고, 사용자의 손동작을 인식하는 통합 웨어러블 시스템을 구현했다.

연구팀은 20채널 전극 어레이를 팔뚝에 부착한 뒤 손동작에 따라 달라지는 근육의 전기신호를 동시에 측정했다. 손동작마다 서로 다른 근육이 활성화되면서 특징적인 근전도 분포가 나타났고, 이를 선형판별분석 기반 머신러닝으로 분석한 결과 10가지 손동작을 평균 94.5%의 정확도로 분류하는 데 성공했다.

연구팀은 또 손동작 인식 기술을 실제 인간-기계 인터페이스로 확장해 활용 가능성을 검증했다.

10가지 손동작을 숫자 1~5와 사칙연산 기호, 등호에 대응시켜 사용자가 손동작만으로 숫자와 연산자를 입력하고 계산할 수 있는 실시간 계산기 제어 시스템을 구현했다.

이어 보완대체 의사소통 분야에 적용해 특정 손동작을 '배고픔', '목마름' 등 의사 표현으로 변환하는 기능도 실증했다.

이번 연구에는 부산대 전기전자공학과 박사과정 김태권 연구원이 제1저자, 심현석·박성윤 교수가 공동 교신저자로 참여했다.

연구 성과는 국제 학술지 '스몰(Small)'에 게재됐다.