인공신경망 학습을 활용한 심박 시각화 모니터링 개념도 및 구동 결과 / 사진. 한국연구재단

한국연구재단에서 스마트워치보다 3만 배나 낮은 전력으로 작동하는 초저전력 웨어러블 기기를 개발했다. 연세대학교 박철민 교수와 고려대학교 왕건욱 교수 공동 연구팀은 센서 감지, 연산, 디스플레이 출력을 하나로 통합한 뉴로모픽 기반 AI 디스플레이를 개발했다고 2월 25일(화) 밝혔다.

이번에 개발된 웨어러블 플랫폼은 기존 상용화된 스마트워치 등 웨어러블 기기의 높은 전력 소모, 복잡한 시스템 구조, 데이터 처리 지연 등의 한계를 극복했다는 점에서 주목받고 있다. 특히, 생체 신경망을 모방한 뉴로모픽 기술과 단말기에서 데이터를 실시간 처리하는 엣지 컴퓨팅 방식을 적용, 센서-시냅스-디스플레이 기능을 단일 소자에 융합한 것이 핵심이다.

연구팀은 전기화학발광 이온겔과 유기 전기화학 트랜지스터를 접목, AI 디스플레이 소자를 구현했다. 이 소자는 인공신경망을 통해 입력 자극을 실시간으로 학습하고 결과를 빛의 강도와 색상으로 출력하는 AI 디바이스로, 1W 수준의 스마트워치보다 약 3만 배 낮은 전력 소모를 보인다.

또한, 연구팀은 개발된 기술을 웨어러블 플랫폼으로 발전시켜 사용자의 관절 재활 및 심박수 이상 모니터링에도 성공했다. 관절 재활 시 동작에 따라 색상이 점차 밝아지며 사용자 동기를 유발하고, 심박 이상 패턴 분석을 통해 정상, 경미한 이상, 심각한 이상을 각각 다른 색상으로 표시하는 등 다양한 활용 가능성을 보여줬다.

박철민 교수는 "이번 연구는 기존 웨어러블 시스템의 높은 전력 소모와 복잡한 구조적 한계를 극복한 결과"라며 "건강 상태 모니터링뿐 아니라 로봇 감각 피드백, 스마트 센서, IoT 기반 AI 디바이스 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 나노·소재 기술 개발사업 및 중견연구사업의 지원으로 수행됐으며, 연구 결과는 국제 학술지 네이처 머티리얼스에 게재됐다.