이모티콘을 활용한 의사 전달 시스템

📌 프로젝트 개요

• 프로젝트명: 이모티콘을 활용한 의사 전달 시스템
• 수업명: 신경공학
• 지도 교수: 황민철 교수님
• 팀명: 5조
• 팀원: 이선우, 나경혁, 김민우, 구화목
• 발표일: 2021년 6월 15일

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🧠 프로젝트 목적

신체가 마비되어 직접적인 의사소통이 어려운 식물인간 및 사지마비 환자들을 위해, SSVEP(정상상태 시각유발전위) 기반 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 활용한 이모티콘 선택 패널을 개발하여 감정 표현 및 의사 전달이 가능하도록 지원하는 시스템을 구축함.

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❓ 문제 정의

• 스스로 움직이거나 말할 수 없는 환자들이 많음
• 디지털 기기 사용이 어렵고 훈련이 필요한 기존 BCI 시스템은 접근성이 낮음
• 의사소통이 불가능하여 주변과 감정 교류가 단절됨

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🧬 BCI 신호 방식 비교

방식	설명	장점	단점
SSVEP (Steady-State Visual Evoked Potential)	사용자가 특정 주파수로 깜빡이는 시각 자극에 응시하면, 해당 주파수와 일치하는 뇌파가 시각 피질에서 유도되는 원리	고속 입력, 높은 정확도, 학습 불필요	깜빡이는 자극에 대한 피로
ERP (Event-Related Potential)	특정 사건(자극)에 따라 시간에 맞춰 뇌에서 발생하는 전기적 반응을 측정	다양한 상황 분석에 유리	노이즈에 민감, 낮은 신호 강도
P300	ERP의 한 종류로, 사용자가 관심 있는 자극을 인식할 때 약 300ms 후에 뇌에서 발생하는 파형을 이용	비자극 기반, 다양한 응용 가능	반복 학습 필요, 느린 반응 시간

✅ SSVEP는 반복 학습 없이도 빠른 응답과 높은 정확도로 사용 가능하여 이번 프로젝트에 적합한 방식으로 선택되었음.

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🔍 SSVEP를 선택한 이유

• 자극 패널 구현이 용이하며 기능 확장성이 높음
• 키보드 입력 및 커서 이동 가능
• 별도의 학습 없이도 사용 가능
• 기존의 ERP, P300 방식보다 정확도 및 반응 속도 우수

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🛠️ 시스템 구성

1. 이모티콘 자극 패널:

   • 상태 선택: 상태 좋음 / 상태 안 좋음
   • 세부 선택:
     • 상태 좋음 → 양호, 훌륭, 동의, 배고픔
     • 상태 안 좋음 → 아픔, 매우 아픔, 피곤, 거절
     • 다단계 선택을 통해 세분화된 감정 표현 가능

2. SSVEP 기반 시각 자극 유도:

   • 다양한 주파수의 깜빡임을 통해 사용자의 응시 패턴 인식

3. 최종 이모티콘 출력:

   • 사용자 응시 결과에 따라 대응하는 이모티콘 출력 및 의사 전달

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🔗 참고 문헌 및 자료

• 손량희 외 (2010), 안정상태 시각유발전위 기반의 기능적 전기자극재활훈련 시스템
• 이상경 외 (2012), 정상상태시각유발전위를 이용한 Mirror Neuron System 기반 BCI 시스템 개발
• 디지털정보격차실태조사 보고서, 2020
• 이모티콘으로 환자 상태 전달 기사
• 룩시드랩스 기사

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🙏 감사 인사

이 프로젝트는 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술을 활용하여 소외된 환자 계층의 의사소통 문제를 기술적으로 해결하고자 한 시도입니다. 관심 가져주셔서 감사합니다.