△ 연구팀이 개발한 기술 이용, 관절 재활 동작 모니터링

국내 연구진이 센서 감지에서부터 디스플레이 출력 기능까지 하나로 통합한 초저전력 웨어러블(착용형) 기기를 개발했다

한국연구재단은 연세대 박철민 교수·고려대 왕건욱 교수팀이 센서-시냅스-디스플레이 기능을 단일 소자로 융합한 '초저전력 뉴로모픽 기반 일체형 AI 디스플레이 소자 플랫폼'을 개발했다고 25일 밝혔다.

뉴로모픽은 인간의 뇌를 모방해 기억과 연산을 대량으로 하는 컴퓨팅 기술이다.

현재 상용화된 웨어러블 기기들은 센서, 연산, 디스플레이 기능이 개별적으로 동작해 시스템이 복잡하고 데이터 처리 지연이나 전력 소모가 큰 문제가 있다. 

또 직관성이 낮은 디지털 숫자 표시, 구부림·압력 등 변형에 취약해 착용성이 떨어지는 한계도 있다.

연구팀은 생체 신경망을 모방한 '뉴로모픽 기술'과 데이터를 단말기에서 실시간 처리하는 '엣지 컴퓨팅 방식'을 적용해 전기화학발광 이온겔(반고체 상태의 물질의 전해질 소재)과 유기 전기화학 트랜지스터를 단일 소자로 융합한 초저전력 AI 디스플레이 소자를 구현했다. 

이 소자는 센서-시냅스-디스플레이 기능이 집적된 뉴로모픽 기반 소자로, 입력 자극을 인공신경망을 통해 실시간 학습해 판단하고, 결과를 빛의 강도와 색상으로 출력하는 AI 기기다.

이 소자는 1와트 수준의 전력을 소모해 스마트워치에 비해 약 3만 배 적다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 이 소자를 활용해 신체 모니터링이 가능한 뉴로모픽 웨어러블 플랫폼으로 구현해 관절 재활에 적용했다.

동작할 때마다 빨강, 초록, 파랑 불빛이 점점 밝아지는 표시를 통해 모니터링이 가능했다. 

또 심장 이상 패턴도 분석해 정상일 때는 빨간색, 경미한 이상은 초록색, 심각한 이상은 파란색 등으로 디스플레이에 구현됐다.

박철민 교수는 "이번 연구를 통해 기존 웨어러블 시스템의 높은 전력 소모와 복잡한 구조적 한계를 극복했다"며 "건강 상태 모니터링뿐만 아니라 스마트 센서, 사물인터넷(IoT) 기반 AI 디바이스 등 다양한 분야에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

한편 이 연구 성과는 최근 국제학술지 '네이처 머티리얼스(Nature Materials)'에 게재됐다.

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• 강찬우 기자
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