KAIST, 웨어러블 기기 최적화된 고해상도 생체 임피던스 측정 기술 개발

"생체 임피던스 측정 활용한 질환 예측 기술 발전 기여"

새로운 임피던스 측정 회로의 개념도. ⓒ한국과학기술원

한국과학기술원(KAIST)은 제민규 전기및전자공학부 제민규 교수 연구팀이 하소명 뉴욕대학교 아부다비(NYUAD) 교수 연구팀과 공동연구를 통해 웨어러블 기기에 최적화된 고해상도 생체 임피던스 측정 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

생체 임피던스 측정 기술로 잘 알려진 기존 4개 전극 시스템에 비해 2개 전극 기반 측정 시스템은 소형화가 쉽다는 장점으로 웨어러블 기기에 적합하다고 평가받고 있다.

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

연구팀은 기존 2개 전극 시스템의 기술적 한계를 극복하기 위해 전극 자체의 임피던스 값인 베이스라인과 그에 의해 발생하는 측정 잡음을 기존보다 훨씬 효과적으로 제거할 수 있는 반도체 회로 설계 기술을 새롭게 개발했다.

이번에 제안된 기술을 적용한 시스템은 기존 기술 적용 시 필요로 하던 별도의 전류 생성 회로를 없앨 수 있어 전력 소모 역시 줄일 수 있다.

이런 기술을 통해 생체 임피던스 측정 과정에서 발생하는 임피던스의 위상 및 크기 변화에 따른 잡음 문제를 효과적으로 해결해, 높은 정밀도와 효율성을 동시에 확보했다.

제민규 교수(교신저자)는 “이번 연구로 개발된 생체 임피던스 측정 기술은 다양한 임피던스 모델에 대해 기존의 방식 대비 최대 약 5배 가량 우수한 잡음 성능을 달성했음을 입증했다”며 “향후 생체 임피던스 측정을 활용한 개인 맞춤형 건강 관리와 질환 예측 기술 발전에 크게 기여할 것”이라고 말했다.