고려대학교 뇌공학과 이성환 교수팀이 베를린 공과대학교 클라우스 뮬러(Klaus Müller)교수팀과 공동으로 사용자의 뇌 신호만으로 하지 외골격 로봇 제어 신호를 추출하는 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술을 개발, 세계적인 권위의 국제학술지인 '신경공학저널(Journal of Neural Engineering)' 8월 18일자에 게재됐다.

사용자가 자율적으로 다섯 개의 LED 중 하나를 응시하면서 측정되는 뇌 신호의 주파수별 진폭을 분석해 앞으로 걷기, 좌회전, 우회전, 앉기, 서기 신호로 변환하는 기술로써, 사용자가 서로 다른 주파수로 반짝이는 LED를 응시할 때 해당 주파수의 진폭이 강해지는 뇌 신호의 특징을 이용한 외골격 로봇 제어 기술이다.

지금까지 뇌 신호로부터 하지 외골격 로봇을 제어할 때 가장 큰 문제점은 로봇이 움직일 때 사람도 같이 움직이면서 다양한 잡음이 발생해 사용자 의도 인식 성능이 저하된다는 점이었다.

▲ (a) 뇌파실험(SSVEPs) 기반 외골격 로봇시스템 부품 (b) State Machine Diagram (c)비쥬얼 시뮬레이션 유니트

이성환 교수는 “이번 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술은 잡음을 제거하기 위해 뇌 신호를 복잡하게 따로 분리하지 않아도 핵심적인 주파수 정보만을 추출하여 정확한 사용자 의도 인식이 가능하다는 것이 큰 장점이다”라고 설명했다. 이 연구는 정상인을 대상으로 10분 미만의 짧은 훈련과정을 통해 성공적인 실험 결과를 보였으며, 이를 통해 장애인들도 쉽게 이 시스템에 접근해 사용할 수 있는 가능성을 보였다.

이성환 교수는 “로봇이 보행할 때 발생하는 잡음에도 불구하고, 사용자가 쉽고 직관적으로 하지 외골격 로봇을 제어할 수 있다”며 “신체를 움직이는 데 어려움을 겪고 있는 사지 마비나 척수마비 환자들을 대상으로, 뇌 신호를 통해 환자의 의도를 인식하여 걸을 수 있게 된다면 환자의 삶의 질이 크게 향상될 수 있을 것”이라고 강조했다.