재활 치료기에 들어갈 센서를 개발했다

[파이낸셜뉴스] 포항공과대(POSTECH) IT융합공학과·기계공학과 박성민 교수, 기계공학과 홍성욱 박사과정생은 컴퓨터 비전 기반의 광학 스트레인(CVOS) 센서를 개발했다. 연구진은 이 센서를 재활 치료용 신체 보조기에 적용해 성능을 확인했다.

박성민 교수는 1일 "CVOS 센서로 만든 재활 치료기는 다양한 방향과 각도의 신체 동작을 구분해 효과적인 재활 치료가 가능하다"며, "목적에 따라 설계 지표와 알고리즘을 변경한다면 다양한 산업 분야에도 적용할 수도 있어 잠재력이 무궁무진한 기술"이라고 말했다.

스트레인 센서는 특정 부위의 압력이나 움직임의 변화를 전기 신호로 바꿔 정보를 분석한다. 이러한 특성으로 재활 웨어러블 기기에 주로 사용된다.

특히 재활 기기에 사용되는 스트레인 센서는 쉽게 구부러지며, 가벼운 소재로 만든다. 이를통해 피부에 더 잘 부착시켜 미세한 움직임도 감지할 수 있다. 하지만, 기존의 소프트 스트레인 센서는 온도와 습도 등에 취약해 내구성이 낮으며, 제조 공정이 복잡해 상용화가 어려웠다.

연구진은 컴퓨터 비전 기술을 광학 센서에 접목해 소프트 스트레인 센서의 한계를 극복하는 데 성공했다. 이 센서는 기존 압력이나 움직임의 변화를 전기 신호로 바꿔 정보를 분석하는 것과 달리 컴퓨터 비전과 광학 센서를 사용한다.

연구진이 개발한 기술은 상용화에 유리하도록 센서 성능을 저하시키는 요소들을 근본적으로 배제해 내구성을 높이고, 제조 공정을 간소화했다.

또한 CVOS 센서는 기존 센서들이 2축 방향만 감지했던 것과 달리 실시간으로 3축 회전 동작까지 감지했다. 즉 하나의 센서로 다양하고 복잡한 신체 움직임을 보는 데 성공한 것이다.

이를 통해 재활 치료용 신체 보조기에 CVOS 센서를 적용했다. 이 센서는 신호 검출 과정에서 발생하는 오류를 최소화하는 인공지능(AI) 기반 응답 보정 알고리즘을 탑재해 결과의 신뢰성이 높으며, 1만번 이상 반복된 실험에서도 우수한 성능을 유지했다.

한편, 연구진은 새로 개발한 CVOS 센서를 세계적으로 권위 있는 학술지인 'npj 플렉서블 일렉트로닉스(npj flexible electronics)'에 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자