성균관대학교(총장 유지범) 전자전기공학부 원상민 교수와 전일용 교수, 삼성서울병원 호흡기내과 박혜윤 교수 공동연구팀이 첨단 바이오센서와 인공지능 데이터 프로세싱 기술을 결합하여 음성으로 간편하게 폐 기능(만성 폐쇄성 폐질환)을 진단할 수 있는 혁신적인 시스템을 개발했다.

기존 만성 폐쇄성 폐질환 진단은 폐활량 측정이 가능한 임상 환경에서만 이루어지며 진단 정확도가 의료진의 전문성에 크게 의존했다. 이를 개선하기 위해 성균관대 원상민 교수 공동연구팀은 인공지능 데이터 처리 기술을 활용하여 음성만으로도 폐 기능을 정밀 

 하게 분석하고 질환을 진단할 수 있는 플랫폼을

▲ 원 상민 교수    ▲ 전 일용 교수   ▲ 박 혜윤 교수      개발 했다.                                                                                

본 연구는 목소리의 음파와 소리 떨림에 대한 센서 반응을 분석하는 인공지능 기반 알고리즘을 통해 폐 질환의 중증도를 평가하고 음성 패턴 분석의 가능성을 입증했다. 특히 저전력 기반의 통신 기술을 통해 장기 모니터링이 가능하며 진단 결과는 스마트폰이나 태블릿으로 실시간 확인할 수 있어 사용자 편의성을 크게 높였다.

 개발된 소자는 유연하고 신축성이 뛰어나 피부에 편리하게 부착할 수 있으며, 재사용 가능한 설계로 지속 가능성도 확보했다. 또한, 삼성서울병원과의 임상 협업을 통해 폐 질환 중증도를 세분화해 평가할 수 있는 가능성을 제공하여 진단의 정확도와 사용자 편의성을 향상시킴으로써 의료진의 부담을 줄이고 환자들에게 보다 나은 진료 환경을 제공할 것으로 기대된다.

 성균관대 원상민 교수는 “이번 AI 바이오센서 플랫폼은 환자의 건강 상태를 정밀하게 모니터링하고 개인 맞춤형 치료를 가능하게 함으로써, 전자공학과 의공학, 신소재 등 다양한 분야의 융합을 통한 의료 서비스 품질 향상에 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

 이 연구는 SKKU-SMC 미래융합연구와 한국연구재단 나노·소재기술개발사업 소재글로벌영커넥트의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 성과는 국제학술지 npj 플렉서블 일렉트로닉스(npj Flexible Electronics)에 10월 21일 온라인 게재됐다.

▲ 인공지능 기반 폐 질환 중증도 분석이 가능한 음성 인식 시스템 개발 연구 (상단)

▲ 음성 인식 센서와 인공지능 데이터 처리 알고리즘 동작 (하단)