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[오토저널] 운전자의 상태 모니터링을 위한 생체신호 인식 기술

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글 : 오토저널(ksae@ksae.org)
승인 2018-05-01 12:55:30

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최근 자동차에 대한 기술이 진일보함에 따라 운전자의 상태를 모니터링하고 사고를 예방하기 위한 시스템들이 개발되고 있다. 운전자의 건강상태, 피로, 주의력, 음주상태 등에 대한 정보를 획득함으로써 운전자의 사고를 미연에 방지할 수 있으며, 또한 자율주행 시스템이 개발됨에 따라 운전 제어권 이향에 필요한 정보를 획득하기 위해서 생체신호 인식 기술이 사용되고 있다.


생체신호 인식
생체신호 인식(Bio-signal recognition)이란 사람의 몸에서 발생하는 전기적인 신호를 수집하여 신체에 대한 상태를 인식하는 기술을 말한다. 생체신호의 종류는 ECG (Electrocardiogram : 심전도), PPG(Photoplethysmogram : 용적 맥파), BIA(Bioelectrical Impedance Analysis : 체지방), GSR(Galvanic Skin Response : 피부 전기전도성), EEG (Electroencephalography : 뇌전도) 등이 있으며, 이를 통해 심전도, 심박수, 체지방/ 골격근량, 스트레스 반응, 운전자의 뇌파 등을 획득할 수 있다. 획득된 신호를 분석하여 건강상태나 원하는 신체정보들을 획득할 수 있는 기술이다.


운전자 상태 모니터링을 위한 생체신호 시스템
최근 노령화와 자율주행시스템의 발전에 따라 자동차 산업에서 생체신호의 인식을 통한 운전자 상태 모니터링이 중요해지고 있다. 운전자 상태 모니터링 시스템은 운전자의 건강상태를 진단하여 운전중 발생할 수 있는 안전사고를 미연에 방지하거나, 차량 운행중에 운전자의 상태를 파악하여 졸음운전과 같은 사고의 직접적인 원인을 줄일 수 있으며 자율주행자동차 기술에서 자율주행 상황에서 수동주행으로 전환해야 할 때 운전자의 상태를 미리 체크하여 제어권의 이향에 대한 시점을 결정하는데 사용할 수 있다.


생체신호를 수집하는 방법은 대체적으로 신체를 구속하여 측정한다. 병원에서 심전도를 측정해 보았다면 병상에 누워서 손과 발에 부착한 집게를 통해 측정하는 것을 본 적이 있을 것이다. 하지만 차량 내에서 생체신호를 수집할 때에는 차량운행에 영향을 주지 않도록 운전자를 구속하지 않은 상태에서 정확한 건강진단을 하는 것이 중요하다. 최근에는 차량시트, 스티어링 휠, 좌석벨트, 기어봉 등에 센서를 부착하여 무구속 상태에서 생체신호를 수집하는 시스템들이 개발되고 있다.


운전자 생체신호 인식의 발전 방향
새로운 기술들이 개발되고 자동차 산업이 발전할수록 자동차는 운송수단에서 벗어나 생활공간으로 인식되고 있으며, 이에 따라 안전과 편의에 대한 관심과 요구사항은 증가되고 있다. 또한 현재 노령인구의 가파른 증가와 자율주행 자동차에 대한 기술의 발전속도를 고려하였을 때, 운전자의 상태 모니터링의 중요도도 증가할 것으로 예상된다.

 

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매일같이 자동차를 운전하는 인구가 증가할수록 자동차에서 사용되는 생체신호 인식의 발전방향은 크게 두가지로 나뉠 수 있다.


첫번째로 운전자의 건강상태를 모니터링할 수 있는 시스템이다. 스티어링휠의 ECG와 PPG 센서를 통해 심박동, 혈액 내 산소포화도 등을 모니터링함으로써 현재의 건강상태를 체크하여 운전자에게 알려주고 운전자에게 휴식이나 의료서비스를 받을 수 있도록 도와주는 시스템이다. 매일같이 신체에 대한 정보를 획득함으로써 현재의 상태를 파악할 수 있으며 데이터를 축적하여 운전자 건강상태에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.


두번째로 운전중인 운전자의 상태를 모니터링함으로써 사고를 미연에 방지할 수 있다. 2017년 운전 중 사고가 발생하는 원인을 분석하여 보면 안전운전의무 불이행이 53.3%로 가장 많은 원인을 제공하고 있다. 2012년 교통안전공단 발간자료의 “교통사고 안전운전 불이행 유형 및 원인분석”을 보면 안전운전의무 불이행이란 심리적인 요소(Psychological Factor), 생리적 요소(Physiological factor), 행태적 요소(Behavioral factor)에 의한 사고형태를 말한다.

 

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심리적인 요소는 불안, 난폭운전, 다른 생각 등이며, 생리적 요소는 졸음, 경련, 발작 등이고, 행태적 요소는 휴대전화 사용이나 차내 기기 조작 등을 말한다. 여기서 행태적 요소를 제외한 나머지 요소에 의해 발생하는 사고는 운전자의 생체신호 모니터링을 통해 예방할 수 있다. 심리적인 요소를 파악하기 위해서 심전도, GSR 등의 생체신호를 사용하면 운전자의 감성정보를 정량화할 수 있으며, 감정상태에 따라 사고를 예방하는 것을 넘어 차량내 장치와 연동하여 운전자에게 차별화된 개인 서비스, 즉 운전자용 콘텐츠의 제공이 가능하며 이는 헬스케어 서비스 외에도 다양한 콘텐츠 제공업체와의 제휴 서비스를 통해 음악 선곡이나 차량 실내등의 조명 색깔의 교체 등 스트레스를 해소할 수 있는 서비스를 제공할 수 있다. 생리적 요소는 ECG나 BIA 등의 생체신호를 통해 부정맥 등 신체의 이상 증상에 대해서 파악하거나 운전자의 블랙아웃 상황에서 차량을 제어하여 사고를 방지할 수 있다.


운전자 생체신호 인식의 미래
현재 빠르게 변화하는 자동차 산업의 미래를 예측하기는 쉽지 않지만, 자동차에 대한 트렌드의 변화나 자율주행차들의 개발 속도를 고려한다면 운전자의 안전을 위한 기술들은 더욱 늘어 날 것이라고 예상된다. 이러한 기술의 변화는 사고의 예방을 뛰어 넘어 운전자의 건강을 모니터링하고 스트레스를 파악하여 해결할 수 있는 방안들을 제시함으로써 행복한 삶을 영위할 수 있도록 도와줄 것이다. 

 

글 / 김영진 (라이프사이언스테크놀러지)
출처 / 오토저널 17년 12월호 (http://www.ksae.org) 
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