전기전자뉴스레터-여름호수정2

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가인 승
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1 EE-Newsletter Volume / SUMMER

2 02 / EE Newsletter

3 Korea Advanced Institute of Science and Technology / 03

4 04 / EE Newsletter

5 Korea Advanced Institute of Science and Technology / 05

6 introduction Llaboratory 06 / EE Newsletter

7 Interview Korea Advanced Institute of Science and Technology / 07

수면다원검사 시스템 유회준 교수 연구팀 연구성과 소개 누구나 쉽고 간편하게 수면장애의 원인을 진단할 수 있는 가정형 수면다원검사 시스템 이 유회준 교수 연구팀의 박사과정 이슬기 학우에 의해 개발되었다.

또한, 이 시스템을 다룬 논문은 올해 세계적인 반도체 학술 회의인 International Solid-State Circuit Conference (ISSCC)에 채택되어 지난 2월 미국 샌프란시스코에서 발표되었다.

기존의 수면다원검사 방식은 전문가의 도움을 받아야만 진단이 가능하여 환자가 직접 병원을 찾아 검사실에서 수면을 취해야만 하였으며, 그 동안 병원에 비치된 큰 검측기기가 생체 신호를 검사하여 검사 대상자의 수면장애 존재 여부를 알아내는 형태로 시행되 었다.

8 수면다원검사 시스템 유회준 교수 연구팀 연구성과 소개 누구나 쉽고 간편하게 수면장애의 원인을 진단할 수 있는 가정형 수면다원검사 시스템 이 유회준 교수 연구팀의 박사과정 이슬기 학우에 의해 개발되었다. 기존의 수면다원검사 시스템은 여러 면에서 불편한 점을 지니고 있었는데, 연구팀이 새로이 개발한 수면다 원검사 시스템은 기존의 검사 시스템이 가지고 있던 문제들을 해결했을 뿐만 아니라 환자가 집에서 혼자서도 사용이 가능하도록 가 볍고 간편하게 구현되었다. 또한, 이 시스템을 다룬 논문은 올해 세계적인 반도체 학술 회의인 International Solid-State Circuit Conference (ISSCC)에 채택되어 지난 2월 미국 샌프란시스코에서 발표되었다. 이는 2011년 테마인 건강한 삶을 위한 전자공학 과 결부되어 세계 각지에서 모인 저명한 연구 기관들의 관심을 집중시키며 하이라이트 논문으로 뽑히기도 했다. 이번 EE Newsletter 여름호에서는 가정형 수면다원검사 시스템 에 대해 소개하고자 한다. 수면장애 란 불면증, 기면증, 수면무호흡증 등 수면 중 발생할 수 있 는 각종 질환을 의미한다. 기존의 수면다원검사 방식은 전문가의 도움을 받아야만 진단이 가능하여 환자가 직접 병원을 찾아 검사실에서 수면을 취해야만 하였으며, 그 동안 병원에 비치된 큰 검측기기가 생체 신호를 검사하여 검사 대상자의 수면장애 존재 여부를 알아내는 형태로 시행되 었다. 하지만 복잡한 기기와 평소와는 다른 수면 환경 변화 요인들로 인 하여 정확한 결과를 얻기 힘들었고 그 때문에 정확한 결과를 위해 여러 날에 걸쳐 검사를 해야만 했다. 가정형 수면다원검사 시스템은 그러한 기존 제약들을 가벼운 2cm 패 치 로 해결하였다. 연구팀이 개발한 2cm 패치는 직물형 인쇄회로 기판 (Planar Fashionable Circuit Board, P-FCB) 기술을 이용하여 직경 2cm, 두께 2~5mm의 천 위에 반도체 칩이 올라간 형태의 원형 패치를 말한다. (P-FCB는 직물 위에 전도성 물질로 원하는 회로를 패터닝해 회 로보드를 개발하는 기술이다.) 2cm 패치는 기능에 따라 두 가지로 분류 되며 아래 그림(좌)의 센서 노드(Sensor Node, SN) 패치와 네트워크 컨 트롤러(Network Controller, NC) 패치가 각각 그것이다. SN 패치와 NC 패치는 총 세 개의 직물 층으로 구성되어 있다. 첫 번 째 층은 회로 패턴이 인쇄되며 SN 패치의 경우 생체 신호 감지를 위한 반도체 칩이, NC 패치의 경우 신호처리를 위한 반도체 칩과 함께 시스 템에 전력을 공급할 건전지가 이에 붙는다. 그리고 두 번째 층은 안정적 인 전원 공급을 위한 넓은 면적의 전원과 접지 패턴이 인쇄되며, 세 번째 층은 피부와 직접 접촉되는 전극 층으로 습식 전극이 아닌 건식 전극을 사용하여 인체가 부담을 덜 느끼도록 설계되었다. - NC 패치와 SN 패치(좌), 수면다원검사 시스템의 구성과 개요(우) - 연구팀이 개발한 수면다원검사 시스템의 검사는 얼굴과 목, 가슴 부분 중 생체신호가 상대적으로 강한 14곳에 SN 패치들을 설치하는 것에서 부터 시작된다. 그리고 SN 패치들 위에 있는 스냅 버튼을 이용해 웨어 러블 밴드(Wearable Band, W-Band)를 연결하고, 끝 부분에는 NC 패 치를 엮는다(위 그림(우) 참조). 장비의 설치가 완료되고 검사 대상자가 08 / EE Newsletter 수면을 취하면 SN 패치들은 생체신호를 측정하기 시작한다. 측정된 신 호들은 패치들 간의 W-Band를 통해 NC 패치까지 전달되고, NC 패치 에서는 수집된 생체신호를 처리하는 동시에 SN 패치들을 관리한다. 이 러한 과정을 통해 검사가 진행된다. 이들 전체의 무게는 5g도 안될 만큼 가벼워 검사 대상자가 착용에 불 편함을 전혀 느낄 수 없도록 설계되었다. 또한 초저전력 회로로 구현되 어 작은 코인 배터리 하나만으로도 10시간 이상 연속으로 작동하는 것이 가능해 전력 측면에서도 우수하다. 또한 이번에 소개된 가정형 수면다원검사 시스템은 새로운 통신 및 네 트워킹 체계를 제안한 것으로도 주목을 받는다. 기존의 수면다원검사 시 스템은 사람의 움직임에 의해 정확성을 확신하기 힘든데다 검사가 진행 되는 도중 시스템을 수정하는 것이 불가능하여, 만약 수면 중에 검사가 의도치 않게 중단된 경우 이를 복구할 수 있는 방법이 없었다. 그러나 이 번에 개발된 수면다원검사 시스템은 스냅 버튼 슬롯을 포함하도록 구성 된 W-Band를 이용해 검사 중 패치들의 탈부착 상태를 감지하고, 이를 초저전력 회로를 적용해 자가 제어함으로써 수면다원검사의 신뢰도를 높였다. 자가 제어하는 방식 은 오른쪽 그림과 같 다. 물리적으로 사람의 피부에서 SN 패치가 떨어져 나가면 이를 네 트워크 이탈(Leave)로 정의하여 해당 SN 패 - 네트워크 이탈(Leave)과 합류(Join) 치의 전원을 차단시킨 뒤, 백업 SN 패치를 합류(Join)하는 형태로 생체 신호의 안정적인 측정 을 가능하게 하는 것이다. 이러한 과정을 통해 가정형 수면다원검사 시 스템이 신뢰성 높은 검사를 진행할 수 있다. 수면장애는 인구의 20%이상이 경험한 적이 있거나 앓고 있을 정도로 흔한 질병이다. 집중력 저하와 업무효율 감소, 또한 졸음으로 인한 교통 사고나 산업재해 등의 문제를 유발하고 삶의 질을 크게 떨어뜨리는 요인 이 되기도 한다. 가정형 수면다원검사 시스템이 이러한 문제들을 해결하 는 데에 큰 역할을 하리라 전망한다. - 끝으로 바쁘신 와중에 흔쾌히 도움을 주신 유회준 교수 연구실 이슬 기 학우에게 감사의 말을 전합니다.

9 Korea Advanced Institute of Science and Technology / 09

10 Electronics Design Lab 설문조사 10 / EE Newsletter

11 Korea Advanced Institute of Science and Technology / 11

12 12 / EE Newsletter

13 Korea Advanced Institute of Science and Technology / 13

14 14 / EE Newsletter

15 * 소셜커머스란? Korea Advanced Institute of Science and Technology / 15

16 16 / EE Newsletter

17 Korea Advanced Institute of Science and Technology / 17

18 2011 년봄전기및전자공학과의활동 18 / EE Newsletter

19 Korea Advanced Institute of Science and Technology / 19

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전기전자뉴스레터-봄호출력

전기전자뉴스레터-봄호출력 EE-Newsletter 2010. Volume 1 02 05 2010 / SPRING 06 08 09 10 12 13 14 16 17 18 20 02 / EE Newsletter Korea Advanced Institute of Science and Technology / 03 04 / EE Newsletter Korea Advanced Institute