김재관ㆍ전성찬 교수, 뇌파와 뇌혈역학 신호로 미리 감지
(a) 운전 중 뇌파 및 뇌혈역학 신호 측정을 위한 실험 사진
(b) 뇌파 측정을 위한 전극과 뇌혈역학 신호 측정을 위한 LED 및 광다이오드가 부착된 모습
광주과학기술원(GIST)은 김재관(융합기술원 의생명공학과), 전성찬(전기전자컴퓨터공학부) 교수 연구팀이 뇌파와 뇌혈역학 신호를 동시에 측정해 졸음운전을 예측할 수 있는 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.
이번 기술은 졸음으로 인해 눈이 감기는 현상을 미리 예측함으로써 졸음으로 인한 교통사고 발생률 감소에 기여할 것으로 기대된다.
기존에는 차량운행모니터링, 운전자 행동관찰, 운전자 생체신호측정 등의 방법으로 졸음운전 예방을 시도되어 왔으나 외부환경요인에 영향을 많이 받은 단점이 있었기에 생체신호측정이 더욱 효과적이라는 평가를 받고 있다.
생체신호측정기기 중에서는 높은 시간해상도, 휴대성, 적절한 비용 등의 장점으로 인해 뇌파 측정(EEG)이 보편적으로 사용되고 있으나 뇌컴퓨터인터페이스, 간질 및 발작 감지에 있어 뇌혈역학 신호를 측정하는 fNIRS(functional near-infrared spectroscopy)를 동시에 사용할 때 더 효율적인 것으로 보고되고 있다.
이에 연구팀은 뇌파를 측정하는 EEG와 fNIRS를 통합한 시스템을 이용하여 운전 중 졸음이 발생하는 시점을 예측하는 실험을 진행했다. 실험 결과 졸음이 오기 전 뇌파 성분 중 베타 뇌파 신호의 감소와 뇌혈역학 신호 중 산화헤모글로빈의 농도가 증가하는 현상을 발견했다. 이를 통해 졸음운전 측정지수(DDI)를 이용해 졸음운전으로 인한 눈의 깜박임보다 평균 3.6초 먼저 예측할 수 있음을 확인했다.
이 같은 연구결과는 네이처 자매지인 사이언티픽 리포츠(Scientific Reports) 3월 7일자에 게재됐다.
김ㆍ전 교수는 “이번 연구는 뇌파와 뇌혈역학이라는 다른 형태의 뇌 신호를 동시에 측정해 졸음운전을 미리 예측함으로써 교통사고를 예방할 수 있는 기반 기술을 확립한 것”이라며 “측정 시스템의 무선화와 초소형화를 통해 실생활에 적용될 수 있도록 연구를 발전시켜가겠다”고 말했다.
김종구 기자 sori@hankookilbo.com
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