보건타임즈 : 2초 이하 '뇌파' 신호로 졸음 잡아내는 알고리즘 개발
HOME 회사소개 시작페이지로 즐겨찾기추가 기자회원신청
로그인 회원가입
2019년12월16일mon
기사최종편집일: 2019-12-16 10:51:58
뉴스홈 > 의료 > 대학/상종
2019년11월28일 13시35분
글자크기 기사내용 이메일보내기 뉴스프린트하기 뉴스스크랩하기
2초 이하 '뇌파' 신호로 졸음 잡아내는 알고리즘 개발
분당서울대병원, 뇌파 분석만으로 '졸음' 감지‥'기계 학습 모델' 도입

윤창호 교수팀 "졸림 경고시스템 개발되면 졸음운전사고 예방에 크게 기여"
'운동 각성 반응측정, 안구 움직임, 뇌파 등' 3가지 검사로 졸음 정도 평가

[보건타임즈] 국내대학병원 의료진이 2초 이하 ‘뇌파’ 신호로 졸음을 잡아내는 알고리즘을 개발했다.

분당서울대병원 신경과 윤창호 교수(사진)팀은 뇌파 검사 결과에 '기계 학습(machine learning) 모델'을 도입, 뇌파 분석만으로 '졸음'을 감지하는 알고리즘 개발에 성공했다며 이같이 밝혔다.
 
주간 졸음이란 말 그대로 낮 동안 과도한 졸음을 느끼는 것으로 수면무호흡증이나 불면증 등 수면 질환이 유발하는 증상 중 하나다.

성인 인구의 약 10% 이상이 극심한 주간 졸음을 겪고 있으며, 집중력 저하와 업무 생산성을 저해할 뿐 아니라 안전사고까지 야기하는 원인이 될 수 있다.

한국도로공사 통계에 따르면 최근 10년간 고속도로 교통사고 발생원인 중 졸음운전이 1위(22.5%)일 정도로 상당히 큰 비중을 차지하고 있다.

졸음운전 교통사고의 위험성은 음주운전보다 크다고 알려져 있다.
이 때문에 졸음을 판단, 경고하는 시스템이 개발된다면 교통안전사고의 상당 부분을 방지, 예방할 것으로 기대할 수 있다.

이러한 필요에 따라 졸음 모니터링에 대한 다양한 연구들이 발표돼왔다.
국내외 기업들은 이를 자동차에 적용, 졸음운전 예방을 시도해오고 있다.

가령 운전대 조작빈도, 주행 패턴 등을 통해 운전 상태를 모니터링 한다거나 운전자의 얼굴 표정을 인식, 눈꺼풀 감김 정도를 측정하는 카메라 시스템도 도입하고 있다.

하지만 이런 기능의 시스템으로는 '순간적 졸음 발생'을 포착하기엔 한계가 있는 데다 눈동자 변화, 눈꺼풀 변화량, 시선 방향 등을 종합적으로 판단해야 한다는 복잡함이나 정보는 외부환경에 영향을 받는다는 단점이 있어왔다.

이에 윤 교수팀은 뇌파 신호만 이용해 순간 졸음을 판단하는 알고리즘을 개발하기 위해 이번 연구를 시작했다.
 
연구팀에 따르면 평균나이 27세의 건강한 성인 8명(남자 4, 여자 4)을 대상으로 전날 평상시대로 잠을 잤을 때(7시간 초과)와 전날 평상시보다 적게 잔(4시간 미만) 상태의 두 가지에 따라 순간적 졸음을 평가했다.
졸음은 ▲ 업무수행능력을 확인하는 운동각성반응측정법 ▲ 생체신호를 감시하는 안구 움직임 ▲ 뇌파를 이용해 확인했다.

운동각성반응측정법은 화면에 불빛이 나타나면 이를 인지해 버튼을 누르는 검사다.
이 검사는 버튼을 누르기까지 걸린 시간 즉, 반응 속도를 측정하는 방식이다.
안구움직임은 눈꺼풀 처짐, 눈 깜박임, 이를 촬영한 비디오카메라로 분석하는 검사다.
이를 통해 눈꺼풀이 처진다거나 눈 깜박임, 안구 움직임의 빈도와 속도 저하를 분석, 졸음 상태를 확인한다.

연구팀은 피험자(연구대상자)를 상대로 머리에 뇌파 센서를 부착시켜 자유롭게 생활하면서 약 2시간마다 총 5번 이들의 운동 각성 반응과 안구 움직임을 측정했다.
이들 검사를 활용, 나타난 각 측정 결과를 분석한 결과 버튼을 누르는 반응 속도와 안구 움직임의 속도가 느려지는 짧은 순간에 뇌파 영역에서 졸음 대역 주파수의 변화를 확인할 수 있었다는 게 연구팀의 설명이다.

연구팀은 운동 각성 반응과 안구 움직임으로 확인되는 졸음 상태를 뇌파 기록으로 확인할 수 있음을 입증해냈다.

이 과정에서 운동각성반응검사는 하던 작업을 멈춘 상태에서 검사를 따로 진행, 각성상태를 확인한다는 점에서 실제 생활에 적용한다거나 안구 움직임 측정 장치는 주변의 조명, 바람, 습도 등에 받는 영향으로 늘 정확하게 결과를 얻기가 어렵다.

이에 비해 뇌파는 업무방해 없이 뇌의 자연적 전기 활동을 지속적으로 기록, 측정할 수 있다는 장점이 있다.

연구팀은 이들 검사에서 확인된 장점만 활용, 측정한 뇌파 결과치를 기계 학습을 시켜 2초 이하의 짧은 뇌파 신호만으로 졸음을 예측하는 알고리즘을 개발해냈다.
이 시스템은 실시간 졸음 상태를 모니터링할 수 있을 뿐 아니라 적절한 시점에 중재(휴식)를 지시하는 알람을 제공할 수 있다.

윤 교수는 "이전까지는 뇌파 신호만 가지고 졸음을 판단한다는 것에 한계가 있었지만, 이번에 개발한 알고리즘을 통해 아주 짧은 뇌파 신호만으로 순간적 졸음을 예측하는 것이 가능해졌다"며 "이 알고리즘은 교통 분야에 종사자에 활용하면 졸음운전으로 발생하는 추돌사고 등과 철도, 선박, 항공기 등 화물 운송 분야에서 안전사고 발생률 감소에 크게 기여할 수 있을 것"이라고 기대했다.

연구팀은 "현재 개발된 알고리즘은 수집 데이터의 종류만 변경하면 다른 분야의 시스템으로도 확장, 활용할 수 있으며, 실생활에서 사용할 수 있도록 무선화·초소형화하는 연구도 이어나가야 한다"고 전했다.

이 연구는 분당서울대병원 뇌신경센터 윤창호 교수팀과 서울대 공과대학 전기정보공학부 윤성로 교수팀 간의 공동 연구로 진행됐다.

이를 다룬 연구논문은 공학 분야 저명 국제 학술지 'IEEE Access 10월호'에 발표됐다.

관련기사가 없습니다
뉴스스크랩하기
조현진 (bktimes@naver.com) 기자 
이기자의 다른뉴스보기
대학/상종섹션 목록으로
서울대병원 노년기 잠꼬대,...
한양대병원, 사랑의 헌혈 ...
노화와 퇴행성 신경질환 최...
3~4기 자궁내막암, 항암-방...
해외 내시경 의료진, 강북...
다음기사 : 고대안암병원, 진료 예약 상담 챗봇 'KODOC' 오픈 (2019-11-28 14:43:31)
이전기사 : 분당서울대병원 이학민 교수팀, 전립선 부분 하이푸 국내 최초 100례 달성 (2019-11-28 08:16:16)
최근 발생한 ...
최근 발생한 적 ...
'독감 예방접종' ...
식약처, 전문성 갖춘 '의사·...
휴온스그룹, 내년도 '29기 신...
보령제약, 올 하반기 '신입사...
식약처, 전문성 갖춘 '경력직 ...
한미약품그룹, 30일부터 하반...
논문) Prevalence and incidence of neuromyelitis...  
회사소개 개인정보보호정책 이용약관 이메일주소무단수집거부 알립니다 보도자료 기사제보 정기구독