심전도·혈압·유해가스까지… UNIST, '스스로 판단하는' AI 헬스패치 개발

김재준·정훈의 교수팀, 가스·생체 신호 읽어내는 온칩AI 패치 개발

앤빅스랩 사업화 추진… 회로 설계 분야 권위 학술지 JSSC 게재

심전도와 혈압 등 생체 신호는 물론 주변 유해가스까지 동시에 분석해 질병과 위험 상황을 실시간으로 알려주는 인공지능(AI) 기반 부착형 패치가 개발됐다.

대기오염에 민감한 기저질환자와 노약자의 맞춤형 건강관리, 밀폐 공간 작업자의 안전 모니터링 등에 활용될 것으로 기대된다.

UNIST 전기전자공학과 김재준 교수팀과 기계공학과 정훈의 교수팀은 심전도와 혈압 등 생체 정보와 주변 유해가스를 동시에 감지해 심혈관 질환과 이상 상태를 즉시 판별하는 가슴 부착형 패치를 개발했다고 30일 전했다.

연구진, (좌측부터) 김재준 교수, 정훈의 교수, 조상현 연구원, 김현중 연구원. UNIST 제공

이번 패치의 핵심은 아날로그 연산 기반 온칩(On-chip) AI 회로다. 센서가 수집한 데이터를 외부 서버로 전송하지 않고 패치 내부에서 곧바로 분석한 뒤, 판단 결과만 블루투스를 통해 전송한다. 원시 데이터(Raw Data)를 주고받지 않아 통신 지연과 끊김을 줄이고, 전력 소모도 크게 낮출 수 있다. 관리자는 여러 명의 착용자를 동시에 원격으로 모니터링할 수 있다.

연구진은 전력 소모가 가장 큰 광학 센서에도 저전력 설계를 적용했다. 심전도 신호 주기에 맞춰 광학 센서를 선택적으로 작동시키는 저전력 기술(RPT-PW)을 개발해 센서부의 전력 소비를 기존보다 약 83% 절감했다. 이에 따라 한 번 충전으로 장시간 착용이 가능해졌다.

성능도 우수했다. 개발된 패치는 고혈압과 부정맥을 90% 이상의 정확도로 진단했으며, 유해가스 혼합물 분류 실험에서는 92.46%의 정확도를 기록했다.

착용 편의성도 높였다. 패치 접착면에는 미세 구조 기술을 적용해 거친 피부에도 안정적으로 부착되며, 제거할 때는 한 방향으로 쉽게 떨어져 잔여물이 남지 않도록 설계됐다.

이번 연구는 UNIST 전기전자공학과 조상현 연구원과 김현중 연구원이 제1저자로 참여했으며, 회로 설계 분야 세계적 권위의 학술지인 'IEEE Journal of Solid-State Circuits' 7월호에 게재될 예정이다.

연구그림, 개발된 건강 모니터링 가슴 부착 패치.

연구진이 공동 창업한 앤빅스랩(Anvix Lab)은 이번 기술을 이전받아 온칩 AI 기반 차세대 바이오일렉트로닉스 패치 플랫폼 상용화를 추진하고 있다.

이번 연구는 산업통상자원부와 교육부, 과학기술정보통신부의 지원을 받아 수행됐다.

영남취재본부 김수로 기자 relationship6007@asiae.co.kr