[이한영 기자]

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피부에 붙이는 작은 전자패치가 병원 장비 수준의 혈류 측정에 도전장을 내밀었다.

KAIST는 5일 전기및전자공학부 권경하 교수 연구팀이 딥러닝 기반 인공지능과 다층 열 센싱 기술을 결합한 무선 웨어러블 혈류 측정 시스템을 개발했다고 밝혔다. 이 장치는 피부에 부착하는 방식으로 혈류 속도와 혈관 깊이를 동시에 측정할 수 있는 전자패치 형태다.

혈액 흐름은 심혈관 질환을 판단하는 핵심 지표지만 지금까지 정확한 측정은 초음파 등 병원 장비에 의존하는 경우가 많았다. 연구팀은 혈액이 흐르면서 주변에 미세한 열 이동이 발생한다는 점에 주목해 새로운 측정 방식을 설계했다.

연구진. 왼쪽부터 KAIST 심영민, 박요셉, 우상 권경하 교수

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연구진은 서로 다른 깊이에 온도 센서를 배치해 열 이동 경로를 입체적으로 분석하는 '다층 열 센싱' 기술을 구현했다. 여기에 인공지능 알고리즘을 적용해 복잡한 체온 분포 속에서 혈관의 깊이와 실제 혈류 속도를 동시에 추출하는 데 성공했다.

실험 결과 초당 1~10mm 범위의 혈류 속도를 오차 0.12mm/s 이내로 측정했고, 1~2mm 깊이의 혈관 위치도 오차 0.07mm 이내로 파악했다. 이는 머리카락 굵기보다 작은 수준의 정밀도다.

특히 이 기술을 스마트워치에 사용하는 광혈류(PPG) 센서와 결합할 경우 혈압 측정 오차가 최대 72.6% 줄어드는 것으로 나타났다. 웨어러블 기기의 혈압 측정 정확도가 병원 장비 수준에 한층 가까워질 수 있다는 의미다.

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연구팀은 이 전자패치가 응급 의료 현장에서 환자 상태 변화를 실시간으로 감지하는 장치로 활용될 가능성도 크다고 설명했다. 고혈압이나 당뇨 환자의 맞춤형 건강관리, 쇼크와 같은 급성 위험 신호 조기 감지에도 적용될 수 있다.

권경하 교수는 "혈류와 혈압을 정밀하게 측정할 수 있는 원천 플랫폼 기술"이라며 "스마트워치와 결합하면 일상 속 건강 모니터링 수준을 크게 높일 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구는 KAIST 심영민 석박통합과정 연구원이 1저자로 참여했으며 연구 성과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)' 2월 6일 자에 게재됐다.

연구는 삼성전자 종합기술원(SAIT)과 한국연구재단, BK21 FOUR 프로그램, 정보통신기획평가원 인공지능반도체대학원 등의 지원을 받아 진행됐다. /대전=이한영기자

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