KOSEN 한인과학기술자네트워크

현재 연구실에는 BT와 IT의 융·복합 기술과 UWB를 이용한 사용자 위치파악 기술을 연구하고 있습니다.
바이오 분야의 뇌공학과의 복합기술연구로 뇌파 신호처리 기술, 뇌파특징 추출 기술, 의공학분야의 심전도를 이용한 U-health 기술, 초광대역 통신기술인 UWB를 이용한 실시간 위치추적기술 개발 등의 분야를 연구하고 있습니다.

가. 뇌파특징추출 기술연구

뇌공학은 아직 국내에서 전문화, 체계화 되지 않은 첨단과학으로서 나노, 바이오, IT와 인지과학 등 다양한 학문과 융 · 복합하여 크게 발전시킬 수 있는 분야입니다. 본 연구실에서는 차세대 신기술 연구의 일환으로 뇌공학 분야와 IT를 융 · 복합하여 뇌파를 이용한 정신질환 진단과 인지기능 측정하기 위한 연구를 수행하고 있습니다.

1) 측정된 뇌파를 분석하기 위한 효율적인 신호처리 방법연구
뇌파를 이용한 정신질환 진단과 인지기능 측정을 위해서는 먼저 취득된 뇌파가 분석되어야 합니다. 이를 위해 정제되지 않은 뇌파신호는 전처리, 형태추출, 신호분류의 과정을 거치게 됩니다.
신호처리단계는 크게 3단계로 이루어집니다. 첫 번째는 잡음을 제거하고 분석에 필요한 신호를 분리하기 위한 전처리 과정입니다. 두 번째는 분리된 신호를 토대로 뇌파데이터의 정보 변환을 위한 형태추출과정입니다. 마지막은 실제 측정된 Raw data를 사용자가 이해하고 활용할 수 있는 어플리케이션 단계로 이어주기 위해 뇌파데이터가 어떤 집단에 속하는지를 다시 한 번 분류하는 신호분류단계입니다. 본 연구실에서는 Raw data를 정제하는 과정에서 더욱 효과적으로 잡음을 제거하고, 인식률을 높이기 위한 형태추출 등 뇌파의 특징을 효율적으로 검출해 내기 위한 방법을 연구하고 있습니다.

2) 뇌파의 분석 및 특징추출
특정 뇌파가 특정 상태의 의식과 상관되어 있다는 결과가 일반적으로 받아들여지면서, 뇌파를 조절하여 집중력과 단기 기억력을 향상시키고, 불안과 스트레스를 조절하는 것이 가능하다는 가설에 의거하여 일반인의 뇌파를 분석하고 뇌파의 정량 지표 및 특징을 파악하기 위한 연구를 하고 있습니다. 또한 연구되는 뇌파의 정량 지표 및 특징을 적용하여 사용자로 하여금 자신의 정신질환이나 의식상태를 진단할 수 있는 시스템연구를 함께 하고 있습니다.

나. 심전도를 이용한 U-health 기술개발

U-health Care System 기술은 진단과 치료에서 예방과 관리로 변화하는 의료서비스의 패러다임에 맞춰 장기 요양이 필요한 환자, 만성질환 보유자에게 의료비 절감 및 수준 높은 의료서비스 제공을 위해 활발히 수행되고 있는 연구 분야 중 하나입니다. 또한 최근 정보통신 기술의 발달로 인해 초고속 통신망 인프라가 구축되고, 휴대 가능한 생체신호 측정단말기 등이 개발되어 더 이상 시 · 공간의 구애 없이 지속적으로 환자의 건강상태를 유지, 개선 할 수 있게 되었습니다.

본 연구실에서는 이런 흐름에 따라 U-Health Care System 의 목적으로 환자의 생체신호를 취득해 생체 데이터를 보여주는 것 이외에 취득한 생체신호 분석을 통하여 환자의 건강 상태와 질환 유무를 자동으로 파악하여 환자의 위험을 사전에 중재해주는 시스템 구현을 목표로 하고 있습니다. 현재 연구실에서는 생체신호 수집 단말의 소형화와 해당 단말기의 생체신호 취득 센서의 정확도 향상을 위한 연구를 진행하고 있고, 환자의 생체신호 계측에서 발생할 수 있는 신호의 잡음을 소프트웨어적인 측면에서 완벽히 제어할 수 없기 때문에 이러한 점을 보완하기 위해 정확한 파형을 추출 한 후 패턴인식 기법을 적용하여 더 정확하게 환자의 질환까지 추정할 수 있는 방법들을 연구하고 있습니다. 진보된 U-Health 기술 개발을 위해 GPS센서와 진동센서, 광량센서 등의 다양한 생체신호계측 센서를 활용하여 환자의 위치와 활동량, 일조량 등의 다양한 생체관련 정보를 취득 하고 분석하는 방법연구와 환자의 상태를 보호자와 의사/관리자에게 전송하고 환자의 상태를 주시할 수 있는 시스템 연구 또한 병행하고 있습니다.

다. UWB를 이용한 RTLS 기술 개발

RTLS(실시간 위치추적기술, Real Time Location Service)는 유비쿼터스 컴퓨팅(Ubiquitous Computing) 환경 실현을 위한 핵심 기술로 가장 주목 받고 있습니다. 실내 또는 실외의 제한된 공간 내에서의 RFID(Radio-Frequency IDentification)기술 또는 무선랜 기술을 활용하여 움직이는 사람이나 사물에 Tag를 부착하여 RTLS 판독기(Reader)의 인식을 통해 실시간으로 위치를 파악할 수 있습니다. 본 연구실에서는 고속의 근거리 무선 통신망을 제공하기 위해 최근 각광을 받고 있는 무선 통신 방식인 UWB(Ultra Wide Band)를 이용하고 있습니다. UWB Reader로부터 실시간, 대용량으로 획득되는 다양한 정보소자(Tag, Sensor 등)의 데이터를 수집(Collection)하고, 중복 데이터를 제거(Smoothing)하고, 원하는 정보만 볼 수 있도록(Filtering) 하는 기능을 제공하여 효과적으로 사용자의 위치를 추적할 수 있는 시스템 개발을 연구하고 있습니다.