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집에서 편안히 누워 정확하게 심전도 실시간 측정
우리 대학 연구진이 병원에 가지 않고도 옷을 입은 채 침대에 눕기만 하면 심전도(Electrocardiogram, ECG)와 심박변이(Heart Rate Variability, HRV)를 실시간으로 측정할 수 있는 기술을 개발했다. 이번 기술은 원격 의료와 연계해 일상적인 심장 건강 모니터링 플랫폼으로 발전할 수 있으며, 나아가 수면·스트레스 분석 등 다양한 바이오 헬스케어 분야로 확장되어 환자 맞춤형 예방과 조기 진단에 기여할 것으로 기대된다.
우리 대학은 바이오및뇌공학과 김철 교수 연구팀이 ‘침대형 심장 모니터링 온디바이스 시스템’을 개발했다고 19일 밝혔다.
연구팀은 전자회로와 전극을 하나로 통합한 유연성 기판 센서를 제작해 정밀도를 높였으며, 온디바이스 신호처리를 통해 신호-잡음 분리, 심장 박동 신호(R-피크) 검출, 심박변이 분석을 실시간으로 수행할 수 있는 통합 시스템을 구현했다.
기존 심전도 측정은 병원을 방문해 옷을 벗고 피부에 습식 전극을 부착해야 하는 불편이 있었다. 이 때문에 장기적인 모니터링이 어렵고, 특히 고령자나 만성질환 환자는 일상적으로 활용하기 쉽지 않았다. 비접촉 방식은 외부 잡음에 취약하다는 기술적 한계도 있었다.
연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해, 외부 잡음을 차단하고(능동 차폐), 인체의 미세한 전류 변화를 안정적으로 잡아내는 회로(오른다리 구동회로)를 적용했다. 또 심장 박동 신호에서 중요한 부분만 뽑아내는 수학적 변환 기법(웨이블릿 변환)과, 심장의 전기적 박동 순간(R-peak)을 정확히 짚어내는 계산법(피크 검출 알고리즘)을 온디바이스 신호처리 기법으로 구현해 신호를 정밀하게 실시간으로 분석할 수 있도록 했다.
그 결과 사용자는 옷을 입은 채 등을 대고 누워도 안정적이고 정확한 심전도 신호를 얻을 수 있다.
이번 연구는 병원뿐 아니라 가정에서도 손쉽게 활용할 수 있어 만성 심혈관 질환 관리와 고령자 건강 지원에 새로운 가능성을 제시한다.
김철 교수는 “잡음 환경에서도 실시간으로 신호를 추출할 수 있는 이번 시스템은 일상에서 심장 건강을 손쉽게 확인하는 데 활용될 수 있다”며, “향후 다양한 생체 신호 측정을 추가해 수면 건강 관리의 초석이 될 것”이라고 말했다.
바이오및뇌공학과 김민재 박사과정과 프렘라위 티라윗차양군(Premravee Teeravichayangoon) 연구원이 공동 제1 저자로 참여한 이번 논문은 국제 학술지 ‘바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics)’에 2025년 8월 9일 자로 온라인판에 게재됐다.
※ 논문명 : A homecare in-bed hardware system for precise real-time ECG and HRV monitoring with layered clothing. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bios.2025.117838
※ 저자 정보 : 김민재(KAIST 바이오및뇌공학과, 제1 저자), Premravee Teeravichayangoon(KAIST 바이오및뇌공학과, 제1 저자), 김철(KAIST 바이오및뇌공학과, 교신 저자)
한편, 이번 연구는 한국연구재단 기초연구실 및 바이오의료기술개발사업과 카이스트-세라젬 미래헬스케어 연구센터의 지원을 받아 수행됐다.
2025.09.19 조회수 1177 -
스마트 방진 마스크 ․ 심전도 셔츠 … 2015 웨어러블 컴퓨터 경진대회
“건설현장에서 근로자가 흡입하는 먼지의 양을 모니터링하고 근로자의 낙상도 신속히 파악해 위험을 미리 알려주는 스마트 방진 마스크 시스템입니다.”
5일(목) 오후 1시‘2015 웨어러블 컴퓨터 경진대회’본선대회가 열리는 KAIST KI 빌딩 로비. ‘스마트 방진 마스크 & 암밴드(Armband)’로 대회에 참가한 정범택(30 ․ 성균관대 휴먼ICT융합학과 석사)씨는 자신의 작품을 열심히 설명했다.
정씨는“우리나라 대표적인 산업재해인 분진 호흡기 질환과 낙상사고가 끊이지 않고 있다”며“스마트 방진 마스크 시스템을 활용하면 근로자들의 안전을 실시간으로 파악할 수 있어 사고에 빠르게 대처할 수 있다”라고 개발배경을 밝혔다.
‘스마트 방진 마스크’는 마스크 내부로 일정량의 분진이 유입 되면 작업자의 팔에 착용한 암밴드에 주황색(주의)과 빨강색(경고)의 시각적 경고등이 나타나 위험을 알려주는 기기다. 경고등 기능과 함께 내부에 자이로 센서와 가속도 센서를 가진 암밴드는 근로자의 낙상상황을 파악해 관리자 앱에 근로자 상황을 전달하는 기능도 있다.
올해로 11회를 맞이하는‘2015 웨어러블 컴퓨터 경진대회’가 5일부터 6일까지 KAIST에서 열린다.
‘웨어러블 컴퓨터’는 사용자가 이동 중에도 자유롭게 컴퓨터를 사용하기 위해 신체와 의복의 일부분에 착용할 수 있도록 제작된 기기다. 최근 스마트폰과 연동돼 인터넷 기반의 다양한 서비스 구현이 가능한 제품이 주목을 받고 있다.
‘웨어러블 컴퓨터 경진대회’는 대학생들이 특유의 반짝이는 아이디어와 최신 기술을 이용해 영화나 만화에서 볼 수 있는 착용하는 컴퓨터를 제작해 볼 수 있는 대회다.
올해 대회에는 전국 대학에서 총 102개 팀이 지원했으며 서류심사 및 발표심사를 통과한 지정공모 8팀과 아이디어 공모 3팀이 본선대회에 참가한다.
이날 출품작 중에는 생체신호인 심전도를 본인인증으로 활용하는‘심전도(ECG)보안 스마트 웨어’도 눈길을 끈다. 티셔츠에 부착된 웨어러블 디바이스가 사용자의 심전도를 실시간으로 파악하고 서버에 저장된 본인의 심전도와 비교해 본인인증이 가능한 기기다. 향후 높은 수준의 보안이 요구되는 기업과 금융기관에서 사용이 가능할 것으로 기대된다.
이밖에 ▲ 가방 속 물건을 찾기 쉽도록 플래시 기능을 제공하고 스마트폰 무선 충전이 가능한 가방 ▲ 가상현실을 이용한 시제품 시연 장갑 ▲시각 장애인을 위한 길찾기 신발 ▲ 본인 인증이 가능한 스마트 반지 등 창의적이면서 실용적인 제품이 소개된다.
지정 공모 대상팀에게는 미래부장관상과 500만원의 상금이, 아이디어 공모 대상팀에게는 미래부장관상과 100만원의 상금이 각각 수여된다.
대회 위원장인 유회준 전기및전자공학부 교수는 “이번 대회는 대학생들의 창의적인 아이디어와 스마트 기술이 융합된 최첨단 웨어러블 기기를 볼 수 있는 기회가 될 것”이라고 말했다.
행사의 상세정보는 홈페이지(http://www.ufcom.org)를 통해 확인할 수 있다. 끝.
2015.11.05 조회수 15340 -
KAIST, 바이오메디컬 IC 워크숍 개최
전기 및 전자공학과와 (사)한국차세대컴퓨팅학회에서 주관하는 "미래 헬스케어용 바이오메디컬 IC(Integrated Circuit: 집적회로) 워크숍"이 오는 26일(목) 교내 전기전자공학과 공동강의실에서 열린다.
이번 바이오메디컬 워크숍에서는 사람의 몸을 신호 전달의 매체로 사용하여 각종 신체 신호를 전송케 함으로써 시스템의 전력 소모를 크게 줄인 ▲KAIST의 ‘인체영역 통신기술’, ▲(주)뉴로바이오시스의 ‘인공 와우(Cochlear Implant)를 사례로 한 신경 보완 장치용 신경 자극 칩 설계’와 ▲KAIST의 ‘비접촉 심박센서’, ‘밴드에이드 형 심전도 센서’ 등 바이오․의료 분야의 발전을 앞당길 수 있는 새로운 기술들이 발표될 예정이다.
최근, 고령화 사회가 도래하면서, 노년층의 의료비 부담이 급증하고 있어 일상생활 중에 사용할 수 있는 바이오․헬스 케어 시스템에 대한 관심과 요구가 높아지고 있다. 2007년 삼성경제연구소 분석에 따르면 U-헬스케어(Ubiquitous Healthcare, 각종 정보 기술을 활용하여 언제 어디서나 건강관리를 받을 수 있는 원격 의료 서비스) 시스템의 도입만으로도 1조4천억 원의 사회적 순편익이 발생한다고 한다.
관련 분야에서는 처음으로 열리는 이번 워크샵에서 바이오메디컬 IC 분야의 여러 전문가들이 모여 한국의 바이오메디컬 IC의 현재에 대해 알아보고 앞으로 나아가야 할 방향에 대해 토론하는 뜻 깊은 자리가 될 것이다. 또한 정보교류의 장으로써 최근 악화된 세계 경제 상황과 더불어 침체기를 맞이하고 있는 시스템 IC 연구분야에 활기를 불어넣는 계기가 될 것으로 기대된다. 홈페이지 사전 접수를 통해 누구나 참석할 수 있다. 관련 홈페이지 : http://www.sdia.or.kr
2009.03.17 조회수 24059