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삼성전자 갤럭시 워치3 © samsung

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고령화 사회로 진입하면서 건강하고 활동적인
노후 삶을 지원하는 기술에 관심이 쏠리고 있다.

개발 단계부터 실버 세대를 겨냥해 제작되는 특화형 웨어러블 단말도 등장했다. 가령, 치매 노인의 실종 방지를 위한 위치추적 단말이다. 이미 오래 전부터 이동통신사들은 휴대폰을 기반으로 자녀 및 부모 위치추적이 가능한 기능을 제공해 왔다. 그러나 이 서비스는 휴대폰을 소지하지 않으면 무용지물이며 위치 정확도가 높지 않았다. 그러나 최근 개발되는 치매 노인 위치추적기는 손목 또는 목걸이 형태로 나와 간편한 휴대가 가능하다. 위성위치확인시스템(GPS)과 사물인터넷 전용망 등 다양한 기술을 이용해 위치의 정확도도 높아지고 있다.

한편 국내·외에서는 고령화 시대에 발맞춰 고령자를 돌보는 로봇연구가 활발하다. 본 연구를 위해서는 로봇이 보는 입장에서 고령자를 촬영한 데이터가 꼭 필요하다. 하지만 로봇 연구에 적합하면서도 사람의 일상행동을 인식하는 데이터는 매우 부족한 실정이다. 이에 따라 국내 연구진이 고령자의 일상을 도와 휴먼케어 로봇을 만들기 위한 데이터베이스(DB) SW가 공개했다. ETRI는 2018년부터 독거노인종합지원센터와 협력해 고령자가 실제 생활하는 가정 30곳을 3D 카메라로 영상 촬영해 데이터를 확보했다. 공개하는 데이터셋은 총 6,589개에 달한다. 이는 세계 최초로 고령자 실주거 환경에서 로봇 시점으로 촬영한 3D 행동인식 데이터라는 점에서 큰 의미가 있다.

연구진은 2017년부터 고령자 케어 로봇을 위한 행동 인식연구를 진행해왔으며, 다양한 환경에서 데이터를 구축해왔다. 2019년 11월에는 주거 환경을 모사한 아파트 테스트베드 환경에서 100명의 참가자와 함께 데이터를 마련키도 했다. 당시 ETRI는 55가지 일상행동이 포함된 3차원 영상 112,620개를 확보했으며, 세계 최대 규모의 3D 영상 데이터셋(ETRI-Activity3D)을 공개했다. 연구진의 노력으로 얻어진 고품질 데이터는 협약을 맺고 국내외 다수 기업, 학교, 연구소 등에 연구 목적으로 제공됐다.

ETRI는 이외에도 로봇의 비언어적 상호작용 행위를 학습하기 위한 데이터와 핵심기술들도 오픈소스 형태로 공개하고 있다. 현재까지 연구진은 고령자의 일상행동이 발생한 시점을 검출하는 행동 검출 기술 얼굴 특징과 옷차림 등 외형 정보를 인식하는 외형특징 인식 기술 의상의 색상과 스타일을 인식하는 기술 발화에 적합한 제스처를 자동으로 생성하는 기술 등 총 8가지 기술을 공개했다.

전기자극을 통해 착용자가 원하는 대로 근육과 관절을 제어하며, 일상 활동과 근육 발달을 도와주는 기술도 주목을 끌고 있다. 걷기나 계단 오르기 등 특정 동작에 국한되지 않고 모든 신체활동에 적용 가능해 고령인의 근감소증이나 환자의 재활, 보행장애 개선에 큰 도움이 될 전망이다.

ETRI는 근육에서 발생하는 근활성 신호에 전기자극을 주어 착용자가 원하는 대로 관절을 움직이게 하는 보행보조시스템을 개발했다. 본 시스템을 원하는 근육 위치에 패치 형태로 붙이고 활동하면 시스템이 사용자의 동작 의도를 파악한 뒤, 자연스럽게 동작을 제어해 자유도가 높고 안전하고 편안한 활동이 가능해진다.

기존 전기자극을 이용한 근육 강화 및 근수축 방식 제품들은 작동 시간과 패턴 등이 이미 프로그래밍 된 대로만 작동한다. 이로 인해 사용자 의도를 파악하지 못하거나 반복적인 동작만 가능해 효과적인 활용에 한계가 있다. ETRI 연구진은 근육 신호로부터 실시간으로 사용자의 의도를 알아내 사용자별로 적합한 미세한 전기 신호(5~35mA)를 근육에 주어 운동을 보조할 수 있는 기술을 개발했다. 신체에서 실시간으로 측정되는 복잡한 근육의 활성 신호로부터 빠르게 동작 의도를 감지한 뒤, 그에 맞는 전기 신호를 보냄으로써 정밀하면서도 자연스러운 보행 등 운동을 보조하는 방식이다.

연구진은 신체활동 보조 효과를 알아보기 위해 고령인을 대상으로 하지 근육 8곳에 시스템을 부착한 뒤, 삼육대학교와 위탁연구를 통해 보행 기능 개선을 위한 탐색 임상 시험을 2년간 진행했다. 실험 결과, 걷거나 계단을 오를 때 신체기능평가 점수가 향상되었고 근육 사용률이나 활동에 필요한 에너지가 줄었음을 알 수 있었다. 아울러, 보행속도 증가, 근육량 증가, 지면 반발력이 뚜렷해지면서 보행이 더욱 정상화되는 개선 효과가 있었다.

이처럼 ICT를 기반으로 한 차세대 서비스와 시스템이 고령자의 든든한 동반자로 자리매김하고 있다. 고령자 케어 기술은 인간의 자율성을 저해하는 기술이 아닌 친구처럼 도와주는 역할이 되고자 한다. 이로써 ICT로 인해 인간의 삶이 조금 더 안락하고 편리하게 그리고 소외와 차별 없는 사회를 가꿔나가는 관점에서 바라보고자 한다.

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ETRI 연구진이 개발한 보행보조시스템이 실시간으로
근육 신호를 분석하고 신체활동을 보조하고 있는 모습