스마트 스피커가 내 심박수를 측정할 수 있다면 어떨까? 카메라 등 다른 장비 없이, 신체 접촉 없이 오로지 스피커로만 말이다. 워싱턴 대학교 연구진은 스피커의 소리를 이용해 심박수를 측정하는 새로운 기술을 개발했다.
생물학 학술지 커뮤니케이션 바이올로지(Communication Biology)에 따르면, 스피커와 30~60cm 떨어진 곳에 있다면 심박수 측정이 가능하다. 스피커 가까이에 선 뒤 제목처럼 “알렉사, 내 심박수 어때?”라고 물으면 심박이 정상인지 아닌지 식별이 가능하단 얘기다.
연구진은 이 시스템이 두 가지 다른 알고리즘을 이용한다고 설명했다. 첫 번째는 스마트 스피커에 내장된 마이크를 이용해 심장 박동 소리를 찾는다. 연구진은 Shyam Gollakota는 알렉사가 시끄러운 방에서도 사용자의 목소리를 식별하는 방법과 비슷하다고 설명했다. “안녕, 알렉사”라고 말했을 때 알렉사는 자동으로 마이크를 작동해 내가 하는 말을 듣고 있다. 심장 박동도 마찬가지라는 것.
연구진은 단거리 능동형 음파 탐지기 시스템으로 변환했다. 18~22kHz로 들리지 않는 소리를 재생한 뒤 내장된 마이크에서 들려오는 신호를 모니터링한다. 심장 박동은 가슴 표면에서 나타나는 아주 작은 움직임이 때문에 연구진은 머신 러닝을 이용해 스피커가 작은 신호도 감지할 수 있도록 제작했다.
두 번째 알고리즘은 심장 박동 사이의 시간을 감지하는 거다. 스피커는 되돌아오는 소리가 어떤지에 따라 가슴의 상승과 하강 정도, 소리가 일정적인지 아닌지를 판단할 수 있다.
신호를 분석해 호흡 동작 소리와 주변 소음을 분리하고 측정된 심장 박동 사이 사이 걸리는 시간을 추출해 정상적인 심박수인지 아닌지를 확인한다.
정확도 테스트를 위해 심장 질환을 가진 환자 24명, 건강한 참가자 26명의 심박수를 측정해봤다. 표준 심장 박동 모니터인 의료용 ECG와 결과를 비교했는데 상대적으로 정확했다. ECG로 측정했을 때 심박수 간격이 28ms였다면 스피커로 측정했을 땐 30ms였을 정도였다.
시애틀 UW메디컬센터 의료진은 “비접촉 심장 모니터링 시스템 중 가장 정확하고, 잠재력이 있는 기술”이라고 평가했다.
또한 접촉식 심장박동은 시간이 많이 들고, 감염성·전염성 환자의 경우 모니터링이 까다롭다. 또 피부 알레르기 환자는 접촉을 기피하기도 한다. 방역과 격리가 일상화된 요즘 알맞은 기술이라는 것.
연구진은 마이크가 7개 이상 탑재된 스마트 스피커라면 이 기술을 모두 사용할 수 있다고 설명했다. 각각 마이크에 수신된 음향 신호를 통해 심박수를 유추, 측정해서다. 애플 홈팟, 아마존 에코 장치도 마이크가 6~7개 탑재돼 해당 기술이 이용 가능하다.
연구진은 실제로 알렉사 개발자 버전을 통해 테스트를 실행했고, 예상보다 실험자가 멀리 있어도 측정이 가능했다고 설명했다. 하지만 기존 스마트 스피커에 기능이 업데이트되기 위해선 소프트웨어 승인을 받아야 하는데 이 과정이 몇 년 정도 소요될 수 있다.
테크플러스 에디터 전다운
tech-plus@naver.com
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