그 주인공은 기계제어공학부 휴먼인터페이스연구실(Human Interface Lab)의 김근현(25), 이건희(25) 학생이다.

두 학생이 함께 쓴 논문이 한국정밀공학회 국제학술지(IJPEM, 정밀공학 국제저널) 2016년 3월호에 실린다.

이 논문 제목은 ‘사지마비 환자를 위해 생체신호와 머리움직임에 기반한 핸즈프리 휠체어의 개발(Development of hands-free wheelchair device based on head movement and bio-signal for quadriplegic patients)’이다.

두 학생은 계속된 한계에 부딪히며 연구방향을 몇 번이나 수정하는 과정을 거친 끝에, 지난 8월에 논문 게재 확정 소식을 받았다. 이 논문은 두 공동 저자가 기계제어공학부 김재효 교수의 지도로 사지마비 환우들이 휠체어를 스스로의 의지로 제어할 수 있는 인터페이스를 설계하고 실험한 연구 결과를 담고 있다.

보건복지부에서 발간한 ‘2011년 장애인 실태조사’ 보고서에 따르면, 2000년부터 2011년까지 3.09%에서 5.61%로 장애인 발생률이 증가하고 있다. 이 중 뇌병변 장애인의 수는 추정치가 33만 명으로, 전체 장애인 수에서 2번째로 높은 약 11%의 비율을 차지하고 있다.

뇌병변 장애의 경우, 중추신경의 손상으로 인한 복잡한 장애로 보행 또는 일상생활의 동작에 제한을 받는 것을 뜻한다.

이 중 척수의 손상으로 인해 사지가 마비되어 손과 팔을 정상적으로 사용하지 못하는 사지 마비 환자의 경우 흔한 상황은 아니지만, 전 세계적으로 공업화가 이루어지면서 교통사고, 산업현장의 추락사고 등으로 인해 매년 급격하게 증가하고 있다.

물론, 기존에 개발된 손을 이용하지 않는 몇몇 인터페이스들이 있으나 기기마다 가진 단점들을 극복할 수 있도록 직관적이면서도 착용이 편리하고, 위화감이 적은 인터페이스를 제안하였다는 점에서 이 논문의 의의가 크다.

특별히 이 연구에서는 휠체어의 조종에 초점을 맞추어 사지 마비환자의 이동성을 향상하는 데 중점을 두었다. 얼굴 근육의 경우 뇌에서 나오는 얼굴 신경에 의해 움직이는데, 얼굴 신경은 척수를 지나지 않으므로 척수가 손상되었더라도 이에 영향을 받지 않으므로 척수 손상 환자들이 사용할 수 있다.

이에 따라 표정에서 나오는 얼굴 근육의 근전도(EMG) 신호와 머리에 부착되는 자세·방위기준장치(AHRS) 센서를 이용하여 사용자가 직감적이고 편리하게 휠체어를 제어할 수 있도록 알고리즘을 개발하여 적용했다.

이 연구팀은 지난 6월 중국 청도에서 열린 ‘2015 ISGMA 학회’에도 참석하여 연구 결과를 발표하는 등 많은 활발한 연구 활동을 진행해 왔다.

이러한 성과에 대해 두 학생은 “이번 연구를 통해 국내외 학회에 참석할 수 있었고, 또 큰 성과를 얻음으로 연구 활동에 대해 뿌듯함을 경험했다. 마지막 학기에 이러한 결과를 얻을 수 있어 앞으로 하고자 하는 연구에 대한 자신감이 많이 생겼다.

그리고 연구에 대한 아낌없는 지적과 가르침을 주신 김재효 교수님께 감사드리며, 많은 지원을 받은 특성화 사업단과 기계제어공학부에도 감사함을 전한다”라고 말했다.

김재효 지도교수는 “오래동안 한결같은 성실함과 노력으로 열심히 달려 온 두 학생에게 힘찬 박수를 보낸다. 누군가의 손과 발이 되는 모빌리티 향상 인터페이스, 삶의 질을 향상 시켜주는 재활 인터페이스, 원활한 소통을 가능하게 하는 인터페이스 개발을 위해 앞으로도 노력하겠다”고 전했다.

이 연구는 ‘경북 동해안 지속가능 에너지·환경 융합인재 양성 사업단’(이하 ‘특성화 사업단’)에서 진행하는 학부생 융합연구 프로그램(S-R&D)의 지원을 받아 진행됐다.

한동대는 교육부와 한국연구재단이 추진하는 지방대학특성화사업(CK-1) 중 권역별로 3개의 사업단을 선정하는 ‘지역전략유형’의 ‘경북 동해안 지속 가능 에너지·환경·법 융합 인재 양성 사업단’으로 선정됐다. 특성화 사업단에서는 학부 중심의 연구모델을 구축하고 자기 주도적 창의융합 연구역량 강화를 위해 학부생 연구 지원사업(S-R&D)을 운영하고 있다.