피부 표면에서 실시간 AI 연산
미국 시카고대학(University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering) 연구진이 인공지능(AI)을 피부 위에서 직접 실행할 수 있는 차세대 ‘신축성 컴퓨팅 패치’를 개발했다. 기존 스마트워치나 웨어러블 기기처럼 데이터를 외부 서버로 전송해 분석하는 방식이 아니라, 패치 자체가 몸 위에서 실시간 AI 연산을 수행하는 것이 핵심이다.
연구진에 따르면 새 패치는 사람 피부처럼 늘어나고 구부러질 수 있는 ‘유기 전기화학 트랜지스터(OECT)’ 기반 회로를 활용한다. 특히 열과 용매에 약한 유연 소재 문제를 해결하기 위해 자외선(UV) 경화형 고분자 젤을 새롭게 설계했으며, 이를 통해 1㎠당 약 1만 개 수준의 트랜지스터 집적에 성공했다.
이번 기술의 가장 큰 특징은 ‘온디바이스 AI(On-device AI)’ 구현이다. 일반적인 웨어러블 기기는 센서 데이터를 스마트폰이나 클라우드 서버로 보내 분석하지만, 새 패치는 네트워크 연결 없이도 몸 위에서 즉시 데이터를 처리한다. 연구팀은 “밀리초(ms) 단위의 초고속 분석이 가능하다”고 설명했다.
실험에서는 치명적 부정맥인 심실세동(Ventricular Fibrillation) 데이터를 실시간 분석하는 테스트가 진행됐다. 연구진은 실제 기증 심장 데이터를 활용해 전기 신호 파동 위치를 추적했고, 패치는 99.6% 정확도로 이상 신호를 탐지했다. 또 패치를 원래 길이의 1.5배 이상 늘린 상태에서도 성능 저하 없이 동작했다.
추가 실험에서는 혈당, 콜레스테롤, ECG, 최대 심박수 등 복합 건강 데이터를 AI가 동시에 분석해 심장마비 위험도를 평가했다. 해당 AI 모델은 약 83.5% 정확도를 기록한 것으로 나타났다.
연구를 이끈 Sihong Wang 교수는 “미래의 웨어러블·삽입형 의료기기는 단순 측정을 넘어 스스로 판단하고 반응하는 형태로 발전할 것”이라며 “개인 맞춤형 즉시 진단 시스템에 가까워지고 있다”고 밝혔다.
업계에서는 이번 기술이 ‘전자 피부(E-skin)’와 차세대 디지털 헬스케어 시장의 핵심 기반 기술이 될 가능성에 주목하고 있다. 특히 AI 반도체와 바이오센서, 유연 전자소재 기술이 결합되면서 향후에는 실시간 건강 모니터링, 스마트 임플란트, 군사용 바이오센서 등으로 응용 범위가 확대될 전망이다. 최근에는 KAIST 역시 AI 기반 혈류 측정 패치를 공개하는 등 글로벌 웨어러블 의료기기 경쟁도 빠르게 가속화되는 분위기다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 《Nature Electronics》에 게재됐다.