초저전력 AI 웨어러블 플랫폼 개발… 스마트워치보다 3만 배 낮은 전력 소모

국내 연구진이 센서 감지, 연산, 디스플레이 출력을 하나로 통합한 초저전력 웨어러블 플랫폼을 개발했다. 이 기술은 기존 웨어러블 기기의 높은 전력 소모와 복잡한 구조적 한계를 극복하며, 스마트워치 대비 전력 소모를 3만 배 줄였다.

한국연구재단은 연세대학교 박철민 교수 연구팀과 고려대학교 왕건욱 교수 연구팀이 공동 연구를 통해 뉴로모픽 기반 센서-시냅스-디스플레이 기능을 단일 소자로 융합한 AI 디스플레이 소자 플랫폼을 개발했다고 밝혔다.

최근 헬스케어 기기 수요가 증가하면서 신체 움직임과 심박수 등을 모니터링하는 웨어러블 장치가 주목받고 있다. 그러나 기존 웨어러블 기기는 센서, 연산, 디스플레이가 개별적으로 동작해 시스템이 복잡하고 전력 소모가 크다는 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 뉴로모픽 기술과 엣지 컴퓨팅 방식을 적용한 초저전력 AI 디스플레이를 개발했다. 전기화학발광 이온겔과 유기 전기화학 트랜지스터를 결합해 센서-시냅스-디스플레이 기능을 단일 소자로 구현한 것이 핵심이다. 이를 통해 입력 자극을 실시간 학습하고, 빛의 강도와 색상으로 즉각적인 피드백을 제공할 수 있도록 설계됐다.

개발된 AI 디스플레이는 1W 수준의 스마트워치 대비 약 3만 배 낮은 전력(약 34μW)으로 구동된다. 소형 건전지(1.5V) 하나로 3분 운동 기준 약 27만 회 이상 작동할 수 있는 수준이다.

이 기술은 웨어러블 플랫폼으로 활용돼 관절 재활과 심박수 모니터링에도 적용됐다. 사용자의 움직임에 따라 디스플레이 색상이 변하며 동기 부여 효과를 높이고, 심박 이상 패턴을 분석해 정상(빨강), 경미한 이상(초록), 심각한 이상(파랑)으로 시각적 피드백을 제공할 수 있다.

박철민 교수는 "연구를 통해 기존 웨어러블 기기의 구조적 한계를 극복했다"며 "건강 모니터링뿐만 아니라 로봇 감각 피드백, 스마트 센서, IoT 기반 AI 디바이스 등 다양한 분야에 적용될 수 있을 것"이라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원으로 수행됐으며, 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 머티리얼스(Nature Materials)'에 2월 24일 게재됐다.