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| 한양대 융합전자공학부 3학년 권대윤·강유리·진예림 학생으로 구성된 ‘한걸음’ 팀이 ‘ICT AWARD KOREA 2026’ 시상식에서 기념촬영을 하고 있다. 왼쪽부터 권대윤, 강유리, 진예림 학생. |
한양대학교 융합전자공학부 3학년 강유리·권대윤·진예림 학생으로 구성된 ‘한걸음’ 팀이 파킨슨병 환자의 안전한 보행을 돕기 위해 보행동결(Freezing of Gait, FoG)을 실시간으로 감지하는 저전력 웨어러블 시스템 시제품을 개발했다. 세 학생은 파킨슨병 환자가 일상에서 겪는 어려움에 주목해 문제 정의부터 회로·PCB 설계, 인공지능(AI) 모델과 펌웨어 구현까지 직접 수행했으며, 이 성과로 ‘ICT AWARD KOREA 2026’ 대학부 한국정보과학진흥협회 이사장상을 수상했다.
‘ICT AWARD KOREA’는 ICT 기술을 활용한 디지털 혁신 서비스와 플랫폼, 콘텐츠 및 기술 개발 성과를 발굴하고 시상하는 대회다. 한걸음 팀은 한양인 포털을 통해 대회를 접한 뒤 파킨슨병 환자의 보행 문제를 ICT 기술로 해결하는 아이디어로 디지털 AX 혁신 분야에 도전했다.
학생들이 주목한 것은 파킨슨병 환자에게 나타나는 주요 운동장애 중 하나인 ‘보행동결’이다. 보행동결은 걷던 중 발이 바닥에 붙은 것처럼 갑자기 움직이지 않는 현상으로, 보행을 시작하거나 방향을 전환할 때 주로 발생한다. 발은 멈춘 상태에서 상체가 앞으로 움직이면서 낙상으로 이어질 수 있으며, 반복되는 낙상에 대한 두려움은 환자의 외출과 일상 활동을 위축시키는 요인이 되기도 한다.
한걸음 팀은 환자가 일상에서 지속적으로 착용하면서 보행동결 발생 상황을 신속하게 감지할 수 있는 기기를 만드는 데 초점을 맞췄다. 기존 보행동결 감지 연구에서 여러 개의 센서와 복잡한 딥러닝 모델을 사용할 경우 착용 부담과 연산량, 전력 소모가 커질 수 있다는 점에 착안해 단일 6축 관성측정장치(IMU)와 경량 머신러닝 모델을 활용했다.
센서에서 수집한 보행 데이터는 외부 서버나 클라우드로 전송하지 않고 초소형 마이크로컨트롤러(MCU)에서 직접 처리한다. 경량 머신러닝 알고리즘인 로지스틱 회귀 모델을 MCU에 탑재해 기기 자체에서 보행 상태를 판별하는 온디바이스 방식을 적용했다.
시스템은 사용자의 움직임을 정지 상태(Idle), 정상 보행(Walking), 보행동결 전조 상태(Pre-FoG), 피드백(Cueing), 회복 확인(Recovery) 등 5단계로 구분한다. 활동 상태에 따라 센서 데이터 수집 빈도와 연산량을 조절해 불필요한 전력 소모를 줄이는 방식도 적용했다. 학생들은 MCU와 센서, 전원부, 햅틱 구동부 등을 하나의 소형 기판에 담을 수 있도록 커스텀 PCB를 직접 설계·제작하고, 발목이나 발등에 착용하는 형태의 웨어러블 시스템으로 구현했다.
특히 이번 프로젝트는 아이디어 제안에 그치지 않고 학부생들이 실제 하드웨어와 소프트웨어를 함께 구현했다는 점에서 의미가 있다. 권대윤 학생은 회로 설계와 PCB 제작·실장 등 하드웨어 개발을, 강유리 학생은 시스템 구조와 AI 모델 학습, MCU 경량화 및 펌웨어 개발을, 진예림 학생은 데이터 전처리와 성능 평가, 테스트·디버깅 등을 각각 주도했다. 세 학생은 문제 정의와 전체 시스템 설계, 시연 검증 과정도 공동으로 수행했다.
개발 과정에서는 시행착오도 있었다. 실제 PCB에 햅틱 드라이버를 실장하는 과정에서 통신 문제가 발생해 현재 프로토타입은 보행동결 감지와 상태 판정 결과를 LED로 확인하도록 구현돼 있다. 한걸음 팀은 해당 문제를 보완해 향후 보행동결이 감지될 경우 빛과 햅틱 진동을 통해 착용자에게 즉각 신호를 전달하는 시스템으로 고도화할 계획이다.
권대윤 학생은 “보행동결은 파킨슨병 환자의 이동성과 일상생활의 안전을 저해하고 삶의 질을 떨어뜨리는 증상”이라며 “보행동결을 감지한 뒤 필요한 순간 진동으로 신호를 전달할 수 있는 시스템을 완성해 환자분들의 일상생활에 실질적인 도움을 드리고 싶다”고 말했다.
이어 “향후 스마트폰이나 스마트워치와 연동해 보행동결 발생 정보를 확인할 수 있도록 기능을 확대하고 싶다”며 “궁극적으로 파킨슨병 환자분들의 외출과 일상생활에 대한 부담을 덜어드리는 기술로 발전시키는 것이 목표”라고 밝혔다.
팀명 ‘한걸음’에도 이러한 목표를 담았다. 파킨슨병 환자들이 보행에 대한 부담을 덜고 보다 안전하게 한 걸음을 내디딜 수 있도록 돕겠다는 의미다.
한걸음 팀은 개발 과정에서 김정희 한양대 융합전자공학부 교수와 김남호 융합전자공학과 석사과정, 송진호 융합전자공학과 석·박사통합과정 연구원의 도움을 받았다. 현재 햅틱 기능과 착용성 등을 지속적으로 개선하고 있으며, 같은 기술을 바탕으로 후속 경진대회에도 도전해 시스템의 완성도를 높여 나갈 계획이다.
