바이오인

[그림 2. 뇌-컴퓨터 인터페이스 적용 흐름[3]]

BCI 시스템은 기본적으로 다음과 같이 대략 3가지 요소로 구성 된다[3]:

1) 측정(명령패러다임 및 뇌 활동 영상화) – 사용자의 의도가 잘 구분될 수 있는 실험 패러다임을 선택하여 뇌 생체 신호를 측정한다.

2) 특징 추출 (정보화) - 측정된 뇌생체 신호는 다양한 전처리 과정(잡음 제거, 채널 선택, 주파수 및 시간 영역 선택 등)을 거친 후, 시스

템이 사용자의 의도나 상태를 예측하는데 사용될 수 있는 특징 정보를 추출하고, 그런 정보를 바탕으로 사용자의 의도 및 상태를 추

정/분류해 낸다.

3) 피드백 (어플리게이션) - 분석된 사용자의 의도, 상태를 통해 컴퓨터 및 기계를 조정하거나 혹은 다양한 모달리티를 활용하여 직접적

으로 사용자에게 피드백을 준다.

대부분의 BCI시스템은 그림 2와 같은 구조로 되어 있고, 학습 단계에서는 위의 구조를 통해 최종 결과를 판단하는 분류기를 제작한 후, 데스트 단계에서는 학습단계에서 제작한 분류기를 위의 구조에 사용하여 시스템을 실제로 구동시킨다.

BCI 시스템은 측정 방법에 따라 침습식과 비침습식 방식이 있으며, 현재 세계적으로 비침습식인 뇌전도 기반 BCI연구가 가장 활발하다. 이는 뇌전도가 상대적으로 값이 싸고 시간 분해능이 뛰어나며 시스템이 작아 이동이 용이하기 때문인 듯하다. 최근에는 간단하고 편리한 디자인과 무선 전송 기능을 추가한 소형 뇌전도 제품들이 시장에 나오고 있어, 다른 고비용 기기에 비해 저렴한 비용으로도 BCI 연구 수행이 가능해 지고 있다. BCI시스템에서 사용자의 의도를 반영하기 위해서 마음으로 이야기 하는 내어(internal speech)를 사용하면 가장 좋겠지만, 이렇게 직접적으로 정보를 활용하는 것은 현재 기술적으로 부족한 부분이 있기 때문에 간접적인 방식으로 명령을 내리게 된다. BCI에서 가장 널리 사용되는 명령패러다임은 표 1과 같이 능동적(active), 반응적(re-active) 그리고 수동적(passive)인 크게 세 가지 방식으로 분류할 수 있다[4]. 능동적으로 사용되는 대표적인 명령패러다임은 신체일부를 움직이는 상상을 하는 것으로써, 왼손과 오른손을 움직이는 상상을 하게 되면 각각 뇌에서 관장하는 영역이 다르므로, 공간적으로 다른 뇌파 패턴을 얻어 2가지 명령(오른쪽과 왼쪽 상상)을 구분해 낼 수 있다[5]. 반응적 방식은 외부의 자극에 대한 뇌의 반응을 활용하는데, 시각/청각/촉각적 자극의 성분이 뇌파에 투영되어 나타나는 현상을 활용한다[6-9]. 즉 집중하고 있는 자극의 정보가 뇌파에서 상대적으로 더 크게 나타나는 현상을 활용한다. 마지막으로 수동적 방식은 사용자가 집중을 하거나 어떤 작업을 수행하지 않아도 뇌파에 내제되어 있는 정신상태, 감성의 정보를 추출하여 사용하는 방식이다[10].

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