생체신호 기반 인터페이스 기술이란 근전도(筋電圖:EMG-electromyogram) 및 뇌파(腦波:EEG-electroencephalogram)와 같은 자발적(自發的) 또는 인위적 (人爲的)으로 발생 가능한 생체신호를 이용하여, 노약자나 장애인이 컴퓨터를 이용하는 데 있어서의 인터페이스(Human-Computer Interface)로 사용하거나 휠체어 등의 재활기기 구동 제어를 위한 명령어를 생성하기 위한 기술을 의미한다.
생체신호 기반 인터페이스는 센서(sensor)를 몸에 부착하여 사용하며 사용자의 의도에 의해 자연스럽게 생성된 생체신호를 이용하기 때문에 가상현실, 착용형 컴퓨터나 지체장애인용 인터페이스로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
가상현실 분야는 그동안 시각, 청각 중심의 기술을 중심으로 연구되어 왔으나, 향후에는 생체신호, 촉각 등 신체에 내재된 신호와 감각을 매개로 컴퓨터와 효과적으로 인터페이스 하는 기술에 대한 연구가 매우 중요한 분야로 자리 잡았다.
이는 현재의 모바일(mobile), 유비쿼터스((ubiquitous) 환경에서 등장하는 스마트폰(smart phone)을 위시한 각종 정보 단말기가 이동성, 착용성, 사용성이 매우 중요한 요인인데 이중 사용자가 쉽게 조작하는 수단의 제공이 가장 중요한 요인으로 등장하게 될 것이다.
또한 그동안 급속한 사회의 정보화에 따라 정보접근권에서 소외되었던 계층인 노령층, 장애인들도 이러한 기술개발을 통해 일반인과 동등한 수준의 정보에 접근하고 활용할 수 있는 사회적 정보 격차를 해소하여 복지 IT 사회 실현에도 일조할 수 있어 해당 기술개발의 중요성이 증대되고 있는 시점이다.
생체신호 처리에 의한 인터페이스 기술은, 최근 이슈(issue)로 대두되고 있는 웨어러블 컴퓨팅(wearable computing) 환경이나 모바일 컴퓨팅 환경 등에서의 인간 친화적이고 휴대가 가능한 인터페이스로 활용되어, 문자ㆍ음성, 제스처(gesture), 표정인식 이후의 차세대 사용자 인터페이스를 위한 미래지향 원천기술에 해당된다.
아울러 장애인용 재활기기의 사용이나 생체신호 분석을 통한 의료진단 등에도 사용될 수 있다.
여기서 생체신호 기반 인터페이스 기술이란 근전도 및 뇌파와 같은 인위적으로 발생 가능한 생체신호를 이용하여, 노약자나 장애인이 컴퓨터를 이용하는 데 있어서의 인터페이스(HCI)로 사용하거나 휠체어 등의 재활기기 구동제어를 위한 명령어를 생성하기 위한 기술을 의미한다.
한편, 생체신호 처리 기술은 사용자의 인터페이스로의 활용 이외에 생체신호를 이용한 모니터링(monitoring) 기술로도 개발되어 각종 재활분야, 건강검진 분야 등의 의료분야에도 응용될 수 있는 등 향후의 세계적인 고령화 사회의 추세에 미루어 그 활용성 및 상용성에 대한 무한한 잠재력을 지니고 있으므로, 해당기술 개발에 대한 중요성이 점점 대두되고 있다.
관련 연구가 활발한 생체 신호별로 그 내용을 좀 더 자세히 살펴보면, 근전도는 신체의 움직임에 따라 근육 표면으로부터 근섬유를 따라 일어나는 전기적 신호를 의미한다.
근전도 신호는 바늘을 근육에 직접 꽂아 측정하거나, 근육 근처의 피부 표면에 전극을 붙여 측정할 수도 있다. 피부 표면에서 근전도 신호를 측정하는 방법을 표면 근전도 측정법이라고 하며 컴퓨터 또는 이동기기의 제어를 목적으로 근전도를 사용할 때는 실용성을 고려하여 표면 근전도 측정법을 이용한다.
이와 같은 방법으로 측정된 근전도 신호로부터 사용자의 의도나 움직임을 해석할 수 있기 때문에 뇌파, 안전도 등의 다른 생체 신호와 함께 유용한 입력 수단으로서 사용될 수 있다.
한편, 근전도 신호를 이용하여 사용자의 의도나 명령을 추출해 내는 연구는 주로 신체적 장애를 가진 장애인의 일상생활을 보조하기 위해서 수행되어 왔다. 이때 근전도 신호는 근육의 수축 시에 발생하는 전기적 신호로 주로 의수(義手)의 제어원(制御源)으로 사용되었다.
의수와 같은 보철기기 제어의 경우 개인마다 요구사항이나 사용목적, 적용부위 등이 다르기 때문에 전문 재활의사의 도움을 받아 보철 제어용 기기의 설치가 이루어진다. 따라서 각 보철 제어용 기기는 특정 개인만의 사용을 목적으로 하며 근전도 센서의 장착 및 시스템의 훈련에 많은 노력과 시간이 필요하다.
다음으로 뇌파 관련기술에 대해 알아보면, 수족(手足)에 장애가 있거나 혹은 마비가 된 사용자의 경우는 컴퓨터와의 상호작용을 위해 사용할 수 있는 입력도구가 지극히 한정적이다. 이러한 중증장애인들을 주요 대상자로 할 경우, 뇌파에 기반한 휴먼 인터페이스는 기존의 입력도구에 대한 대안으로서 그 활용가치가 높다고 하겠다. 실제적으로, 이러한 뇌파를 전동휠체어나 보철기구의 제어에 활용하고자 하는 노력도 활발히 추진되고 있어 큰 기대를 모으고 있다.
