KAIST, 생체 임피던스 측정 기술 정밀도 ‘5배 향상’

한국과 미국 공동연구팀이 2개의 전극만으로 기존보다 정밀하게 생체 임피던스를 측정할 수 있는 기술을 개발했다.

생체 임피던스 측정 기술은 는 일상적으로 흔히 사용되는 ‘인바디(InBody)’ 기기로 몸에 교류 전류를 흘렸을 때 전류의 흐름을 방해하는 인체의 저항 특성(체내 생리적 상태)을 모니터링할 수 있게 한다. 최근에는 웨어러블 기기의 활성화로 생체 임피던스 측정의 중요도가 커지는 분위기다.

(왼쪽부터) 전기및전자공학부 천송이, 최해담 박사과정, 제민규 교수, (상단) NYUAD 하소명 교수. KAIST 제공

KAIST는 전기 및 전자공학부 제민규 교수 연구팀과 뉴욕대 아부다비(New York University Abu Dhabi·NYUAD) 하소명 교수 연구팀이 공동연구를 진행해 웨어러블 기기에 최적화된 고해상도 생체 임피던스 측정 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

공동연구팀이 개발한 측정 기술은 2개 전극(기존에는 4개 전극)만을 사용해 생체 임피던스를 측정할 수 있어 소형화가 쉬운 장점으로 웨어러블 기기에 접목해 활용하기 적합하다.

다만 2개 전극 시스템은 전극 자체의 임피던스 값이 포함된 신호를 측정하기 때문에 넓은 입력 범위가 필요하고, 측정하는 임피던스 값에 비례해 정확한 측정을 방해하는 잡음이 증가하는 한계로 그간 활용이 어려웠다.

이에 공동연구팀은 기존 2개 전극 시스템의 기술적 한계를 극복하기 위해 전극 자체의 임피던스 값인 베이스라인과 베이스라인에서 발생하는 측정 잡음을 효과적으로 제거할 수 있는 반도체 회로 설계 기술을 개발했다.

이 기술을 적용한 시스템은 기존 기술을 적용했을 때 필요로 하던 별도의 전류 생성 회로를 없앨 수 있어 전력 소모 역시 줄일 수 있다. 공동연구팀은 이 기술로 생체 임피던스 측정 과정에서 발생하는 임피던스의 위상과 크기 변화에 따른 잡음 문제를 효과적으로 해결해 높은 정밀도와 효율성을 동시에 확보했다고 설명했다.

제민규 교수는 “이번 연구로 개발한 생체 임피던스 측정 기술은 기존 임피던스 모델의 방식보다 최대 5배가량 우수한 잡음 성능을 달성했다”며 “공동연구팀은 향후 이 기술이 생체 임피던스 측정을 활용한 개인 맞춤형 건강관리와 질환 예측 기술을 발전시키는 데 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

한편 이번 연구에는 KAIST 전기및전자공학부 최해담, 천송이 박사과정이 공동 제1 저자, KAIST 제민규 교수와 뉴욕대 아부다비 하소명 교수가 공동 교신 저자로 참여했다. 해당 논문은 반도체 집적회로 및 시스템 학회 ‘ISSCC(International Solid-State Circuits Conference)’에서 발표됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr