착용만으로 '뇌파 측정'…전극 위치 자동 조절 헬멧 개발

대전=정일웅 기자

입력 2026.11.13 08:10

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헬멧을 착용하는 것만으로 뇌파를 측정할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국기계연구원(기계연)은 대경권융합연구본부 진단센서연구실 이승찬 선임연구원 연구팀이 '자동 맞춤형 뇌전도 모니터링 헬멧'을 개발했다고 13일 밝혔다.

이 헬멧은 32채널·500Hz 고해상도 뇌전도 측정 장치와 전극 위치 자동보정 기술을 결합한 형태로 개발됐다.

자동 맞춤형 뇌 전도 모니터링 헬멧 이미지. 한국기계연구원

32채널로 뇌전도 신호를 초당 500회 측정하고, 전극의 접촉 상태 감지부터 기계적 위치 조정과 접촉상태 재확인까지 전체 과정을 하나의 시스템 안에서 자동으로 수행하는 것이 특징이다.

사용자마다 다른 두상과 모발 상태에 따른 측정 편차를 줄이고, 신뢰성도 높였다. 개별 전극이 목표 조건에 도달했을 때 전극 이동을 멈추는 '폐루프(Closed-loop)' 제어 방식과 실시간 접촉 상태 모니터링 알고리즘을 적용하면서다.

기존 뇌전도 측정은 습식·건식 전극 모두 숙련자가 개별 전극 위치를 직접 조정해 두피와 전극 사이의 접촉 상태를 수동으로 확인해야 했다. 이 때문에 측정 중 움직임이나 착용 상태가 변하면 전극을 다시 조정해야 하는 등 측정 과정이 번거롭고, 신호의 측정 신뢰도가 낮아질 수 있었다.

이와 달리 연구팀이 개발한 기술은 전극별 접촉 상태를 실시간 분석하고, 보정이 필요한 전극만 자동으로 보정해 다채널 환경에서도 균일한 신호 품질을 확보할 수 있다.

헬멧을 착용하면 접촉 상태 확인과 전극 보정이 자동으로 이뤄져 숙련자 의존도와 측정 준비 시간을 줄일 수 있는 것도 장점이다. 측정 중 접촉 상태가 변해도 실시간 자동으로 보정이 이뤄지고, 목표 접촉 상태에 도달했을 때는 전극 이동을 멈춰 과도한 가압에 따른 피부 자극과 착용 불편을 줄일 수 있다.

이승찬 선임연구원이 자동 맞춤형 뇌 전도 모니터링 헬멧을 착용해 뇌파 측정을 시연하고 있다. 한국기계연구원

이런 기능은 재활 훈련과 뇌-컴퓨터 인터페이스 등 동일한 사용자를 수차례 반복 측정해야 하는 환경에서도 안정적이고, 재현성 있는 신호를 확보하는 데 유리하게 활용할 수 있다. 안정적이고 재현성 높은 뇌전도 신호를 확보할 수 있기 때문이다.

이번 연구는 숙련자의 수작업과 정적인 실험 환경에 의존해 온 기존 뇌전도 측정의 한계를 개선해 자동화·표준화함으로써 동작을 동반하거나 반복 측정이 필요한 연구·훈련 현장에서도 활용할 수 있게 됐다는 점에서 의미를 갖는다.

연구팀은 향후 성능 및 현장 실증을 거쳐 운동 재활과 BCI, 가상현실 기반 인지·인간공학 연구, 작업자의 주의·피로 상태 분석 연구 등에 적용할 수 있도록 기술 활용 범위를 확대할 계획이다.

이승찬 선임연구원은 "뇌전도는 의료, 헬스케어, 인지과학 분야에서 활용 가치가 높지만 전극 접촉 상태를 맞추는 과정이 복잡하고, 사용자에 따라 측정 신호 품질이 달라질 수 있다는 한계도 갖는다"며 "연구팀은 이런 한계를 극복해 전극 접촉 상태를 자동으로 실시간 판단·보정함으로써 반복 측정이 필요한 환경에서도 일관된 뇌전도 데이터를 확보할 기반을 마련했다"고 말했다.

한편 이번 연구는 '중증 운동기능 장애 극복을 위한 몰입형 확장현실 구현 핵심기계기술 개발' 과제 및 '뇌졸중 환자의 뇌 가소성 증진을 위한 시간 간섭 신경자극 기반의 가상현실 뉴로피드백 치료 시스템 개발' 과제로 수행됐다.