뇌 모니터링 해 졸음 검지

ADVANCED BRAIN MONITORING 롭 루비오 이사

2012년 03월호 지면기사  / 

Q. 미국에서는 졸음운전 방지, 운전부주의 저감을 위한 연구가 꽤 활발한데.
A. 기능 장애와 관련되는 졸음은 공중보건, 공공안전, 공공 생산성에서 인적, 경제적 비용을 크게 높이고 있습니다. 초기 연구들에 따르면 피로에 의한 자동차 사망사고 비율은 30%에 이릅니다. 자동차 사고뿐만 아니라 산업 근로자, 조종사, 관제사, 의료 종사자 등 다양한 분야에서 졸음은 공중보건, 안전, 생산성을 위협합니다. 
이에 따라 예를 들어 차선이탈 경고 시스템과 같은 피로, 졸음의 결과에 대한 대책 강구가 아닌, 진실되고 정확한 대응책 마련을 위해 신경생리학 또는 원자물리, 안구운동, 눈 깜빡임 추적, 운동능력 측정, 뇌파검사(electroen- cephalography, EEG)같은 거동측정법이 이용되고 있습니다. 저희 회사의 경우엔 EEG 솔루션을 연구개발해 왔고, 졸음과 운전부주의에 대한 메트릭스를 만들었습니다. 측정은 매 초마다 정확히 하게 됩니다. 향후 새로운 솔루션들이 개발돼 자동차 안전성을 높일 것입니다.

Q. 아이트래킹 기술은 익숙한데 EEG는 좀 낯설다. 잠재성은.
A. 졸음 여부를 검지하는 다양한 방식 중에서도 EEG 기반 기술이 아마도 가장 정확하고 효율적인 검지 방식이고, 광범위한 응용성을 지닌다고 생각합니다.
EEG는 다른 사안에 지장을 받지 않고 독립적 과제를 수행할 수 있고, 가장 근접한 미래 에러 예측이 가능해 다른 기술들의 단점들을 극복할 수 있는 기술적 이점을 제공할 수 있습니다. EEG의 진폭과 빈도의 변화는 주의력이 요구되는 태스크에 대해 거동측정 등과 뚜렷한 상관관계가 있음을 명확히 보여줍니다. EEG 레코딩은 졸음 등 특정 태스크와 관련된 다양한 뇌 자극, 활동 등을 직접적으로 파악합니다. 이와 같은 이유에서 EEG는 수면과 졸음에 이르는 다양한 범위의 상태 파악에 대한 표준(gold standard)으로 적용돼 왔습니다.
EEG의 다양한 특성과 장점을 이용해 그동안 많은 연구자들이 EEG 기반의 졸음 알고리즘을 개발해 왔습니다. EEG 시스템은 이미 일부 전문적 드라이버들에게서 사용되고 있기도 합니다. 또 이를 이용한 다양한 BCI(Brain Computer Interface)가 개발되고 있습니다.
EEG 시스템은 가까운 미래에 고위험군에 속해 있는 드라이버들을 통해 상용화 될 것입니다. 그러나 모든 운전자가 매일 사용할 수 있는 시스템이 되기 위해선 다양한 문제를 극복해야 할 것입니다. 특히 가격과 운전자들의 동의가 핵심입니다. 과학자들은 시스템을 사용하는 사람의 안전성 가치 제공뿐만 아니라 기술이 광범위하게 사용될 수 있도록 노력해야 할 것입니다.



Q. 회사와 최근의 연구를 좀 소개해 달라. 또 자동차 산업과의 관계는.
A. ABM은 10년 전 EEG를 이용한 운전자 졸음검지 연구를 주요 목표로 출발한 회사입니다. ABM은 그동안의 노력으로 과학적 기술 연구에서는 성공했지만 졸음 검지 시스템의 상용화에는 실패했습니다. 시스템을 사용해야 할 상용차 운전자들이 시스템 없이도 스스로 졸음 여부를 판단할 수 있다며 거부했기 때문입니다.
ABM은 현재 국방, 교육, 자동차 등 산업과 관련돼 폐루프(closed-loop) 성능 모니터링 및 시뮬레이션, HCI 디자인 평가, 상황인지 및 팀 역학 모니터링, 피로 관리 등의 애플리케이션에 대한 신경과학 기술을 연구하고 있습니다. 국방성, 고등방위연구계획국(DARPA), 공군, 국립정신건강연구소(NIMI), 뉴욕대, 워싱턴대, 아리조나주립대, 플로리다대, 다임러, 록히드마틴, 보잉, 하이웰 등이 직간접적으로 ABM의 연구활동에 관계돼 왔습니다. 자동차와 관련해서는 아이오와 대학의 국립첨단드라이빙시뮬레이터(The National Advanced Driving Simulator, NADS)와 같은 세계적인 대학, 센터들과 파트너십을 맺고 다양한 프로젝트를 진행하고 있습니다.
카 메이커들은 극히 일부를 제외하면 아직 EEG 시스템을 고려하고 있지 않습니다. 이들이 EEG를 눈 여겨 본다는 것은 기술뿐만 아니라 비용 측면에서 EEG의 상용화가 가까워졌다는 것입니다.

Q. 회사의 대표적 솔루션인 B-Alert을 소개하면.
A. B-Alert은 매우 과학적이면서 사용이 간편한 시스템입니다. 캡의 착용이 간단하고 편안하며 시스템 세팅에는 5분이 채 걸리지 않습니다. ABM은 피로와 졸음의 EEG 패턴을 인식하기 위한 알고리즘을 개발했습니다. 이는 매초 단위이고 실시간으로 진행됩니다. 차량용 애플리케이션 등에 이용되는 B-Alert X4는 의료기 수준의 3채널 EEG에 ECG, EMG, EOG를 위한 예비의 1채널을 포함합니다. 2 GB의 온보드 SD카드는 수면부족 또는 인체공학적 연구들을 포함한 필드 애플리케이션들에 대한 확장된 기록을 가능하게 합니다. 



    
Q. BCI 기술이 미래 자동차 산업에 어떤 영향을 미칠까.
A. BCI는 뇌전도 센서를 이용해 마인드 컨트롤로 작동되는 인간과 컴퓨터의 궁극적인 인터페이스입니다. 예를 들어 휠체어를 제어할 경우, 수십 가닥의 전선이 부착된 캡을 쓰면 부착된 센서들이 시각·운동·인지 기능을 담당하는 뇌의 신경을 탐색하고 탑승자가 특정 방향으로 가고 싶다고 생각하면 뇌 속 세포와 신경 사이에서 작용하는 신호와 자극을 EEG 캡이 찾아내고 이를 컴퓨터로 전송합니다.
그러나 현재 상황에서 BCI는 단순 동작 제어 애플리케이션 개발에도 어려움이 많습니다. 또 많은 사람들이 자동차를 제어한다는 식의 매우 획기적이고 과학적인 아이디어를 내고는 있지만 그 이상은 아닙니다. 듣기에는 BCI가 매우 인상적이지만 가까운 미래의 현실적 아이템은 아닙니다. 이는 비용의 문제뿐만 아니라 더 깊이 있는 연구 노력이 필요하다는 것입니다. 뇌파를 이용해 분별할 수 있는 의사 및 동작, 인식과 연산의 신속성, 정확도 등이 크게 개선돼야만 합니다.
그러나 다행인 것은 대부분의 사람들이 BCI에 대해 매우 ‘쿨’하게 여기고 있다는 점입니다. 이는 이미 시장의 요구와 동기 부여가 확실히 존재한다는 말입니다. 일일이 언급할 수는 없지만 이미 다양한 기업, 연구기관, 대학들이 게임 컨트롤러, 리모컨, 기계 팔, 휠체어 등의 애플리케이션을 개발했거나 개발 중이고 그 이상을 창조해내기 위해 노력 중입니다. 

Q. 오토모티브 독자들에게 한 말씀.
A. 한국의 카 메이커들은 현재 세계 자동차시장에서 매우 혁신적인 모습을 보여주고 있습니다. ABM은 한국의 카 메이커들과 같은 혁신적 기업들, 기관과 관계를 맺고 지속하며 미래를 준비하는 연구와 개발을 하게 될 것이라 믿습니다.

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