한양대학교 생존신호정보연구센터가 경찰관이나 소방관 등 사회 안전을 도맡는 직업군이나 구급환자, 홀몸 어르신 등 생활안전 돌봄 대상자들을 보호하기 위한 연구로 주목받고 있다. 생존신호정보 기술을 활용한 생존신호정보 통합플랫폼을 통해서다. 생체신호를 통해 확인한 생존 지표 및 정보를 보호자, 관리자 또는 해당 응급센터에 전송하면 보다 빠른 응급조치가 가능해진다. 아울러 실시간 생체신호와 심리상태를 인공지능으로 분석해 제공하는 돌봄시스템을 약물중독 식별 및 충동 관리에 적용하면 이들의 재활을 도와 일상으로 복귀하는 데에도 기여할 수 있을 것이라 기대된다. 이 밖에도 고위험 근로자 케어를 위한 통합플랫폼을 연구하는 등 ‘사람’을 돕는 기술 개발에 여념이 없는 김태원 센터장을 찾았다.

 

고령자와 약물중독자, 고위험근로자의 안전 지키는 ‘생존신호정보 통합플랫폼’
2018년 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 선도연구센터(융합연구센터, CRC)로 선정된 생존신호정보연구센터가 고령자와 약물중독자, 고위험근로자 케어를 위한 ‘생존신호정보 통합플랫폼’의 실증과 보급에 박차를 가하고 있다. 생존신호정보란 신호 기반의 데이터 및 관련 정보를 칭하는 것으로 신체적, 정신적 안전과 생존 확보를 위해 사람과 사물 및 주변 환경 상태를 진단·계측하고, 생존성 분석기술을 활용해 정보화한 후 서비스를 제공하는 데 목적이 있다. 이를 위해 공학, 의학, 사회학, 심리학, 법학 등 다양한 분야의 전문가로 구성된 70여 명의 연구진이 머리를 맞대왔으며, 한양대학교 의료원과 한국소방안전원, 한국인터넷진흥원 및 서울경찰청 소속 관계자들이 힘을 보태고 있다. 
사회안전과 재난관리 임무자 및 생활안전 대상자의 안전과 생존 확보에 기여하고자 개발 중인 생존신호정보 통합플랫폼은 다양한 분야에서의 활용이 기대된다. 여기에 인공지능 기반의 소프트웨어와 사물인터넷 기반의 하드웨어 및 진단·분석 기법, 데이터베이스가 접목되었다. 지난 4년간 1단계 연구를 수행하며 ‘생존신호정보 통합플랫폼 확보에 필요한 기반기술’을 구축하였으며, 현재 ‘맞춤형 위험관리로 안전한 공동체 사회 구축’이라는 목표를 실현하기 위한 2단계 사업으로 실증연구에 힘을 쏟고 있다.
김태원 한양대학교 생존신호정보연구센터장은 신체·심리·사물·환경 정보를 융합한 생존신호정보를 활용하여 종래의 헬스케어 개념을 확장해 보다 안전하고 건강한 삶에 필요한 새로운 라이프케어 기술을 개발하고 있는 중이라 설명했다. 헬스케어가 건강관리에 관련한 서비스라면 라이프케어는 생체신호와 심리지표를 연계 분석해 ‘생존’과 ‘안전’에 관련된 솔루션을 제시하는 것이라 말할 수 있다. 안전과 생존을 위한 디지털 라이프케어 기술 개발을 위해 심박수, 산소포화도 등 생체 상태와 우울, 스트레스 등 심리상태 및 외부 충격 등으로 인한 사물손상과 가스 등 환경요소가 인체에 미치는 영향을 통합 분석하는 데 초점을 맞췄다. 이 과정에서 세계 최초로 신체·심리·사물·환경 융합 생존신호정보 통합플랫폼이 탄생했으며, 해당 연구는 인공지능 기반의 신체·심리 연계분석에 관한 독자적인 데이터와 원천기술을 확보했다는 점에서 더욱 뜻깊다. 
이번 연구는 신체건강 및 정신건강 관련 정보를 통합 분석한 결과를 토대로 웰니스 지수를 정립함으로써 사용자의 상태에 대한 정량적 지표를 제시했다는 점에서도 의미가 크다. 웰니스 지수란 생체신호와 심리 설문조사를 통해 획득된 사용자의 상태에 최적화된 데이터를 기반으로 인공지능 학습모델을 적용하여 신체건강지수, 우울증지수 및 회복탄력성지수 등을 통합 분석해 산출한 지수이다. 나아가 생존신호정보연구센터는 사용자 맞춤형 케어를 위한 가이드와 관련 컨텐츠도 개발하고 있다. 김 센터장은 획득한 생체신호 정보와 인공지능 알고리즘을 기반으로 스트레스 정도를 정량화하고, 이를 생물학적 바이오마커 데이터베이스와 연계분석하여 스트레스가 면역력과 각성수준 등 신체건강에 미치는 영향도를 도출함으로써 높은 수준의 신체 및 정신건강 케어 정보를 제공하고자 했다고 설명했다. 
본 연구는 실시간 생체신호와 바이오마커의 연관성을 분석하고, 이를 기반으로 스트레스를 정량화하는 것으로 스트레스를 받는 상황에서 신체 내 코티졸, 알파아밀라제와 더불어 각성도와 관련된 노르아드레날린, 세로토닌 및 면역과 관련된 변화를 측정하고, 분석한 것이다. 여기에 설문조사 데이터를 더해 맞춤형 스트레스 측정 기술을 완성했다. 김 센터장은 해당 기술의 사업화를 위해 스타트업 ‘에스엘티랩(SLTLab)’을 창업하였으며 이는 센터에서 개발한 기술을 에스엘티랩을 통해 상용화하고 보급하기 위함이다. 김 센터장은 나주시의 도움으로 생존신호정보 통합플랫폼이 세상에 나올 수 있었다며, 실질적 활용과 확산을 위한 기초를 닦고 있다고 설명했다.

신체건강 신호 측정하는 스마트워치로 치매노인, 홀몸 어르신 등 고령자의 안전 지킨다
생존신호정보연구센터는 고령자, 홀몸 어르신, 치매노인 등을 위한 고령자 특화 웰니스 시스템을 개발해 어르신의 건강과 안전을 지키는 데 앞장서고 있다. 고령자 친화 디바이스 개발을 목표로 완성한 스마트워치 또한 편리성을 강조한 것이 특징이다. 착용성과 사용성은 물론 주 1회 충전만으로 사용이 가능한 편리성 등을 고려한 데서 나아가 고령자 특화 GUI로 가독성을 높이고, 화면 또한 직관적으로 구성했다. 더불어 노인들의 응급 상황에 대비하고자 실시간으로 웰니스 지수를 제공하는 등 응급 의료기관과 연계 가능한 네트워크 체계를 구축했다.
2022년 ‘치매고위험군 어르신의 맞춤형 건강관리’를 목표로 전라남도 나주시 및 한국인터넷진흥원과 업무협약을 체결한 생존신호정보연구센터는 나주시 치매안심마을 거주 노인 120명을 대상으로 총 3회에 걸쳐 ‘생체·심리연계 웰니스케어 시스템 실증연구’를 수행했다. 더불어 보건복지부가 수행하는 ‘치매안심마을 우수선도사업’에 선정되어 나주시 치매안심마을 거주 노인의 안전한 일상 활동을 위한 <나주형 스마트 건강지킴이 프로젝트>를 수행 중이다. 해당 프로젝트의 일환으로 나주시는 전국 최초로 치매안심마을 주민들에게 신체건강 신호 측정 스마트워치를 보급하기도 했다. 김태원 센터장은 스마트기기를 통해 취득한 정보를 활용하여 치매노인의 사고를 사전에 방지하고, 고독사 위험을 조기에 발견함으로써 보다 더 안전한 일상을 이어갈 수 있는 환경 조성에 필요한 체계적 시스템을 구축해나갈 것이라 전했다. 나주시 프로젝트를 통해 쌓은 실증적 데이터와 기술 고도화를 디딤돌 삼아 고령자 특화 웰니스 시스템을 전국 256개의 치매안심센터에서 각각 운영 중인 치매안심마을로 확장해간다는 계획이다. 김 센터장은 전국의 어르신들이 안심하고 일상생활을 유지하는데 기여하겠다고 다짐했다.
"나주시와 처음으로 생존신호정보 통합플랫폼 기반 실증 연구를 수행할 때는 대상자가 홀몸 어르신이었습니다. 두 번의 실증을 진행하며 나주시 보건소 담당자분들과 더욱 효과적인 실증을 이야기하다 보니 치매노인의 배회감지 및 지역 공동체 기반의 고령자 보호 시스템을 절실하게 필요로 함을 알 수 있었죠."
혼자 사는 노인들의 골든타임을 놓치지 않겠다는 취지에서 시작한 연구는 실증을 거치며 그 대상을 확장해갔다. 홀몸 어르신뿐 아니라 대부분의 고령자들이 유사한 위기에 처해 있으며, 이 중 치매노인의 배회는 심각한 위험으로 연결될 수 있는 시급한 상황임을 확인한 것이다. 이에 생존신호정보연구센터는 약물중독자 전조 증상과 같은 논리로 치매노인 전조 증상을 연구하기 시작했다. 치매 노인이라고 해서 항시 치매 상태인 것은 아니기에 치매 증상이 나타났을 때의 심박변이도 등 생존신호정보 분석을 토대로 치매 전조 증상을 파악하는 것이다. 또한 24시간 모니터링을 통해 지원 대상자의 월별 건강지수를 파악하고, 건강위험 요소를 사전에 인지하는 것은 물론 일상에서 겪고 있는 스트레스, 우울증 등 정신건강까지 체크함으로써 긴급 상황에 대응할 수 있는 맞춤형 정신건강 및 신체건강 돌봄 시스템으로 연결하고자 한다.
이러한 기술과 기법 및 데이터를 활용해 사용자의 안전과 생존 확보에 필요한 생존신호정보 통합플랫폼을 구축하기까지 군인과 경찰관, 소방관 등 많은 이들의 적극적 지원과 협력이 있었다. 김 센터장은 이들의 도움으로 실증과 설문 등 다양한 데이터 및 결과를 획득할 수 있었다며 감사를 전했다. 그간의 노력은 2022년 선도연구센터사업, CRC 단계 평가에서 최우수등급인 ‘S’ 등급 획득이라는 쾌거로 이어졌으며, 지난해 11월에는 대한민국 과학기술대전에 초청되어 한국연구재단 기초과학 부문에서 실물 전시로 참여했다.

약물중독자의 재활 돕고 고위험 근로자의 안전 지키며 모두의 일상을 돌볼 것
마약관리법 제2조의 2에서 마약류 중독자에 대한 국가의 책임, 제40조의 마약류 중독자의 치료보호 등을 규정하고 있는 법률에 근거한 약물중독자에 대한 실증 연구도 이어진다. 돌봄 대상자의 건강관리에 활용되는 스트레스 측정 기술이 마약 중독자 식별과 케어에도 활용될 수 있어서다. 생체신호와 바이오마커 통합분석을 통해 스트레스 및 각성 수준을 판단할 수 있기에 일정 종류의 마약을 복용했을 때 나타나는 신체적 특성도 판단이 가능하다. 체혈 없이 생체신호만으로 어떤 종류의 마약을 했는지 실시간으로 감지할 수 있는 기술을 개발했기에 마약사범 관리에도 효과적일 것이라 기대된다. 김태원 센터장은 생체신호 및 바이오마커 분석을 통해 마약 투약 여부를 알 수 있다는 내용의 연구로 특허를 출원하기도 했다.
약물중독자를 범죄자로 인식하기보다 치료의 대상이 되는 재활자로 인식한다는 관점에서 출발한 해당 연구는 마약 정책의 패러다임 전환에 기여할 것으로 기대를 모으고 있다. 약물중독 여부를 실시간으로 판단하기 위한 스마트워치형 웨어러블 기기 및 알고리즘 등 약물중독자 간편 측정 시스템을 마련하는 것이 대표적이다. 국가, 지자체, 민간 등 여러 협력체계를 바탕으로 사전 예방 활동, 응급 시 대응, 빅데이터를 활용한 맞춤형 약물중독자 관리, 약물중독 위험 신호 알림 등 맞춤형 약물중독자 관리 시스템을 마련해 약물중독자 재활을 위한 통합 솔루션을 제시하는 것이 목표라고 김 센터장은 덧붙였다.
“약물중독자의 재활 중 가장 어려운 지점이 약물을 투약하고 싶다는 충동이 오는 일정 시간입니다. 이 순간만 잘 넘기면 재활이 훨씬 수월해지죠. 충동이 오는 순간을 생체신호 분석을 통해 잡아내고, 이를 보호자 또는 관리자에게 공유함으로써 마약 충동을 조절할 수 있습니다.”
‘생존신호정보 통합플랫폼을 활용한 마약류 회복자 통합 돌봄’을 위해 작년 10월에는 경기도 다르크(DARC)와 업무협약을 체결했다. 연구센터는 개발 및 실증 중인 생존신호정보 통합플랫폼을 활용하여 마약류 회복자 통합 돌봄 시스템을 구축하고, 경기도 다르크는 마약류 회복자 모집 및 실증 결과에 기반한 정책 개발 등 운영지원 역할을 수행할 계획이다. 향후 마약류 회복자의 건강한 삶 지원 및 지역 사회의 공동 안전망 구축 등의 효과가 기대된다.
중대재해법이 시행되며 각 기업이 고위험 근로자의 안전을 위한 다양한 대책을 시행하는 가운데 생존신호정보연구센터는 기존에 구축한 플랫폼을 활용해 고위험 근로자 케어를 위한 웨어러블 디바이스를 제작해 이들의 안전을 지키는 데 기여하고 있다. 이는 딥러닝 모델을 이용하여 헬멧에 소형기기를 부착해 외부 충격을 감지하고, 낙상, 넘어짐 등 행동적 특성을 구별하는 기술이 적용되었다. 헬멧 충격 감지를 통해 고위험 근로자 안전지수를 측정하고, 이에 따른 위험 상황을 인지했을 경우 신속하게 대응할 수 있는 체계를 구축하는 것이 주요 골자다. 김 센터장은 현재 개발된 생체-심리 연계 웰니스 시스템과 연동하여 고위험 상황에서 근무하는 근로자들이 보다 안심하고 업무에 집중할 수 있도록 하는 돌봄 시스템을 준비 중이라 덧붙였다.
고령자와 약물중독자, 나아가 고위험근로자 케어를 위한 생존신호정보연구센터의 연구는 생명 존중을 통해 가치를 창출하고, 그 가치를 생명에 도움이 되는 기술로 열어간다는 생존신호정보연구센터의 철학에 뿌리를 둔다. 그리고 이런 철학은 ▲노인이 살아온 곳에서 평범한 일상을 유지할 수 있도록 우리들의 공동체를 만들어간다 ▲약물중독자는 생존자인 만큼 무너진 일상에서 내일을 꿈꾸는 삶의 가치를 이루는 일을 돕는다 ▲삶과 죽음의 경계에서 일하는 고위험 산업근로자들이 보다 안전한 환경에서 근무할 수 있도록 돕는다라는 세 가지 비전으로 뒷받침된다. 참여 연구진은 이와 같은 비전 아래 각자의 목표 달성을 위해 노력하고 있다. 김 센터장은 생존신호정보연구센터만의 비전과 철학을 바탕으로 약물중독자뿐 아니라 도박, 게임 등 다양한 중독자들이 건강한 일상을 회복할 수 있는 도움의 기술을 확대해가겠다는 포부를 전했다.
‘융합’은 생존신호정보연구센터의 비전과 철학을 이룰 가장 강력한 무기다. 생존신호정보연구센터가 추진 중인 연구들은 모두 공학과 의학, 사회학, 심리학, 법학 등 다양한 분야 전문가들의 협력으로 이루어진다. 단순한 기술 개발에서 나아가 사회적으로 정말 필요한 기술로 활용도를 높이는 반면 개인정보 침해 등 법적인 리스크도 줄여나가기 위한 방안을 함께 연구 중이라는 설명이다. 김 센터장은 단순히 기술 개발의 결과물을 제시하는 데서 벗어나 기술 개발이 활용까지 이어지는 연구 방법론의 선도적 역할을 수행할 것이라 전했다.

인류의 보편적 복지 위해 만들어진 과학 기술, 가치 있는 기술로 국민들에게 보답할 것
영국 옥스퍼드 대학에서 Engineering Science로 박사학위를 취득한 김태원 센터장은 재료의 성질과 역학적 거동 관계 등을 연구하는 재료역학 전문가로 알려졌다. 2000년부터 한양대학교 기계공학부 교수로 재직 중이며, 2009년 국방과학연구소와 공동 연구를 시작하면서부터 생존성기술에 대한 관심을 갖게 되었다. 국방생존성기술 특화연구센터장과 대한기계학회 신뢰성부문 회장을 역임했으며, 현재는 한양대학교 미래국방융합연구센터장을 겸하고 있다. 9년간 국방특화연구센터에서 생존성기술과 관련한 분석기법과 예측모델을 연구해온 바탕이 이제는 병사들의 생존을 넘어 민간 분야로 확대 적용되고 있다. ‘인공지능과 사물인터넷 기반의 안전 및 생존 웨어러블 시스템을 위한 아키텍처 및 이를 구현하는 전자장치 그리고 그의 동작 방법’은 현재 국내 특허 등록을 완료하였으며, PCT 출원 중이다. 그동안 연구센터에 참여 중인 연구진이 개발한 다양한 기술과 특허, 논문 등을 기반으로 수차례에 걸쳐 미국, 스위스, 호주 등 글로벌 대학과 기관 전문가가 참여한 Scientific Summit을 개최하기도 했다. 김 센터장은 다양한 방식으로 국제협력 연구 및 사업화를 추진해갈 것이라 밝혔다.
"과학기술은 인류의 보편적 복지를 위해 활용되어야 합니다. 약물중독자들의 마약 투여 여부를 판단하고, 이를 식별하는 것도 중요하지만 더 중요한 것은 약물 중독자들의 회복과 원활한 사회 복귀이죠. ‘사람을 위한 기술개발과 활용’에 무게를 싣고 사람을 도울 수 있는 기술을 개발해가고자 합니다."
지난 9년간 생존성기술 연구를, 또한 6년 동안 생존신호정보기술을 연구해온 그는 늘 ‘신의’를 강조하곤 한다. 신의란 사람으로서, 또한 사람과의 관계에서 지켜야 할 도리이다. 김 센터장은 이를 염두에 두고 사람을 위해 도움이 되는 기술을 만들어가고자 노력해왔다고 말했다. 그리고 긴 시간 연구에 기꺼이 힘을 보태준 많은 학생과 전문가들에 대한 미안함과 감사를 전하기도 했다. 기술개발에 몰입하다 보니 정작 가까이 있는 사람, 함께 노력해온 사람들을 챙기는 데에는 부족했다고 말하는 그다. 서로 의지하고, 어려움 속에서도 함께하는 마음이 없었다면 힘들었던 길을 해쳐올 수 없었을 것이라고 말한 그는, 그동안 도움을 주고 노력해 주신 많은 연구원과 학생들에게 진심 어린 감사를 보냈다.
“공학은 가치 있는 기술, 사람을 위한 기술로 사람을 돕는 실용학문이어야 합니다. 우리 기술로 단 한 분이라도 도와드릴 수 있다면 의미가 있다는 마음으로 열정과 노력을 기울여왔습니다. 지금껏 생존신호정보연구센터가 선보인 기술들은 모두 국민의 소중한 세금으로 개발한 것들입니다. 이제는 국민께 보답할 수 있도록, 우리 기술을 꼭 필요로 하는 분들에게 도움을 드릴 수 있도록 노력하겠습니다.”