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서울대, 스스로 통기성 조절하는 ‘AI 스마트 마스크’ 개발
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서울대, 스스로 통기성 조절하는 ‘AI 스마트 마스크’ 개발
  • 황민승 기자
  • 승인 2021.10.28 16:01
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신축성 나노필터와 AI 기술 적용, 착용자 호흡 부담 최소화​
운동상태에 따른 신축성 나노 필터 기반 스마트 마스크 작동 모식도 [이미지=서울대 공대]
운동상태에 따른 신축성 나노 필터 기반 스마트 마스크 작동 모식도 [이미지=서울대 공대]

‘위드 마스크’ 시대를 살아가며 호흡에 불편함을 느끼고 있는 많은 현대인들의 고통을 해소시켜줄 혁신적 마스크가 개발됐다.

서울대학교 공과대학은 기계공학부 고승환 교수팀이 기존 마스크가 유발할 수 있는 건강상의 문제점을 해결할 수 있는 인공지능(AI) 기반 스마트 마스크의 개발에 성공했다고 28일 밝혔다.

이번 스마트 마스크는 신축성 나노섬유 필터를 채용해 AI가 통기성과 효율을 자동 조절함으로써 착용자의 호흡 부담감을 최소화하고, 호흡기를 보호할 수 있도록 설계돼 있다.

기존의 일반 마스크는 제품 종류에 따라 통기성과 효율이 고정돼 있다. 주변 상황의 변화나 착용자의 요구와는 무관하게 항상 동일한 수준으로 ‘자연스러운 호흡’을 방해한다. 필터의 기본 원리 상 통기성과 효율은 서로 대립하는 상관관계를 가지기 때문에 높은 여과 효율의 마스크는 상대적으로 ‘자연스러운 호흡’이 더욱 어렵다.

이에 따른 최대 문제점은 마스크 착용으로 인한 호흡량 부족이다. 이는 노약자나 영유아에게 또 다른 건강상의 문제를 일으킬 가능성이 크며, 건강한 성인도 마스크 착용으로 발생하는 제한된 산소 공급은 운동이나 구조활동 등에서 신체에 심각한 제약 요소로 작용한다.

고승환 교수팀은 이를 해결하고자 신축성 나노섬유 필터를 활용한 통기성 조절 에어필터를 독자 개발했다. 또 AI 기술을 통해 주변 환경(대기질)과 착용자의 건강 상태(호흡 패턴)를 실시간 관측하고, 미래의 호흡 패턴을 예측함으로써 필터의 통기성을 최적화하는 딥러닝 기반 스마트 마스크를 구현했다.

사람의 호흡 패턴은 작용하는 요인이 다양하고, 상황에 따라 변화를 예측하기 힘들어 일반적 방식으로는 분석이 매우 어렵다. 고 교수팀은 딥러닝을 활용해 주변 변화에 미리 반응할 수 있는 개인 맞춤형 스마트 마스크로 이러한 한계를 극복한 것이다.

연구팀 관계자는 “이번 연구는 단순히 효율을 높이는 기존의 필터 연구를 넘어 필요에 맞춰 통기성과 효율을 실시간 자동 조절할 수 있는 기술”이라며, “머신러닝, AI, 스마트 웨어러블 디바이스 분야에 혁신적 도약을 가져올 것으로 기대된다”고 밝혔다.



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