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연구성과 사례
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占쏙옙占쏙옙占쏙옙 "꿈의 나노물질 ‘그래핀 양자점’, 새로운 과학적 근거 마련하다." |
전 국민 운동 부족, SW와 영상 센서 기술로 ‘극복’
점핑피트니스에 ICT 접목…재미도 효과도 ‘UP’
생기원 이수웅 안전시스템연구그룹장(左)과 ㈜지오아이티 이성한 대표이사(右) ⓒ한국생산기술연구원
>> 인터뷰 : 이수웅 그룹장(대경본부 안전시스템연구그룹)
교통수단과 통신기기가 고도로 발달한 요즘, 현대인들의 운동량은 더욱 줄어들고 있다. 감염병의 확산으로 체육 활동에도 방역과 안전이 요구되는 상황에서, 국내 연구진과 관련 기업이 전 국민의 운동 부족 문제를 소프트웨어와 영상센서 기술로 극복한 사례에 관심이 집중되고 있다.
실감 콘텐츠 + 영상센서 기술 + 트램펄린 접목, 운동효과 극대화
한국생산기술연구원은 실감형 콘텐츠와 영상 센서 기술을 응용해 운동효과와 몰입감을 극대화할 수 있는 점핑 피트니스 시스템을 ㈜점핑하이, ㈜지오아이티와 공동 개발했다. 점핑 피트니스는 1인용 트램펄린(일명 방방이)를 활용해 일정한 피트니스 동작과 안무를 수행하면서 다양한 근육과 관절의 운동 기능을 향상시키는 방법으로 유럽과 미국 등지에서 선풍적인 인기를 끌고 있다.
개발된 시스템을 활용하면 점핑피트니스를 비대면 홈트레이닝으로 즐기거나, 클럽 회원들과 원격 그룹운동(GX)을 할 수 있다. 운동 동작과 효과 등을 일일이 분석해 제공하기 때문에 체계적인 건강관리에도 도움이 되고, 강사 자격증 취득을 위한 평가 프로그램으로도 활용도가 높다.
수요기업 점핑하이는 국내 최초 점핑피트니스 전문기업으로 체코 ‘점핑(Jumping)’사의 한국 지사다. 지오아이티는 스크린 승마, 스크린 골프, 자전거시뮬레이터 등 체험형 스포츠 시뮬레이션 콘텐츠 및 스마트 헬스 솔루션 전문기업이다.
영상 센서에 감지된 트램펄린 표면의 족적 압력 신호가 좌표와 영상으로 변환돼 모니터에 표시되고 있다. ⓒ한국생산기술연구원
트램펄린 아래 지면에 배치된 영상 센서 ⓒ한국생산기술연구원
트램펄린은 국내에서는 어린이들의 놀이기구로 먼저 소개됐지만, 남녀노소 누구나 즐기면서 관절 손상을 최소화하고 비만 해소에 도움이 되는 운동인 점핑피트니스로 활용할 수 있다. 또한 장애인과 노년층의 재활기구로도 가능성이 충분하다.
영상기반 소프트 촉각 센서 활용해 운동 정보 기록 분석
이번에 개발된 점핑 피트니스 시스템은 대경본부 안전시스템연구그룹 이수웅 그룹장이 개발한 영상 기반 소프트 촉각 센서 기술을 활용한다. 실감형 콘텐츠와 동작인식 기술, 운동효과 추정 기술 등이 함께 접목됐다.
트램펄린의 운동 정보는 발 접촉 위치, 도약력, 모션(동작), 운동량 등으로 세분될 수 있고 개발된 기술을 통해 이들 정보를 95% 내외의 정확도로 인식 또는 추정할 수 있다. 산출된 운동 정보는 게임이나 모션 분석 소프트웨어와 연동 가능하다.
개발한 영상 기반 촉각 센서 기술은 접촉 위치나 힘과 같은 접촉 관련 정보를 영상신호로 획득한다. 기존의 접촉 감지 센서는 소재에 대한 접촉 위치나 힘을 전기신호로 바꾸는데, 내구성 문제가 발생할 수 있고 특수 소재가 필요하므로 제작비용도 높다는 단점이 있다.
반면 영상 기반 센서는 영상을 통해 접촉 위치와 힘의 크기를 측정할 수 있다. 먼저 적합한 소재를 미리 선정한 다음, 이 소재에 힘을 가할 때의 변형을 실시간으로 영상 촬영한다. 이 영상 데이터로부터 접촉 위치를 추정하고, 추가적으로 소재 고유의 탄성으로부터 힘도 알아낼 수 있다.
영상 기반 촉각 센서, 카메라만 설치하면 활용 ‘무한대’
영상 기반 촉각 센서 기술은 고무, 가죽, 합성섬유와 같이 흔하게 구할 수 있는 소재와 카메라만 확보되면 다양한 형태의 접촉 감지 센서를 만들 수 있어 활용 범위도 무한대로 넓어진다.
개발 당시 많은 기업의 주목을 받았던 이 기술은 워낙 새로워서 오히려 수요처를 찾기 어려웠다. 그런데 평소 운동에 관심이 많았던 이 그룹장은 트램폴린을 이용한 점핑 피트니스를 우연히 접하게 됐고, 기술 도약의 계기임을 직감했다. 수소문 끝에 점핑하이(점핑코리아)와 지난해 여름부터 연락하기 시작했다.
점핑하이는 처음에는 강사 양성 테스트 채점용 프로그램을 개발하기 원했다. 점핑 피트니스 국제 강사(점핑마스터) 자격증은 세계 50여 개국에 산재한 점핑클럽에서 통용되는 자격증이다. 자격증은 트램폴린 위의 발이 닿는 위치 등 전문 강사의 표준 동작과 얼마나 일치하느냐로 심사한다. 하지만 트램펄린의 경우 큰 힘이 반복적으로 가해지기 때문에 파손 우려로 기존 전기식 접촉센서는 적용할 수 없고, 접촉이 불필요한 영상 기반 촉각 센서가 제격이었다.
한편 채점프로그램을 구현할 기업을 섭외하던 중, 헬스 기구와 연동된 스마트 운동 매니저 앱을 개발한 지오아이티(ZOIT)와 함께하게 됐다. 지오아이티와 소프트웨어 개발을 진행하면서 일반 사용자들이 친숙한 게임 기반 홈트레이닝 기능도 추가했다. 칼로리 소모량과 운동 효과, 동작 정보 등도 수치화 및 표준화할 수 있어 트레이닝 프로그램 구현에 어려움은 없었다.
개인용 트램펄린, 생기원 만나 AR/VR 기반 운동기구로 재탄생
지오아이티는 기존 승마와 골프, 자전거 등에 적용했던 시뮬레이터 프로그램을 트램펄린에 적용했다. 그리고 2대의 카메라를 배치해 하단 카메라로는 발의 접촉 위치를, 상단 카메라로는 몸 전체의 모션(동작)에 대한 영상 정보를 추출했다. 영상으로 획득된 운동 정보로부터 개인별로 점수화해 평가할 수 있고, 이 점수들을 회원 또는 가입자 전체의 결과와 비교해 순위를 매길 수도 있다.
(左)이수웅 그룹장이 영상 센서 기술의 스포츠 및 의료 적용 가능성에 대해 설명하고 있다.
(右)이성한 지오아이티 대표이사가 AR/VR이 적용된 운동 코칭 앱의 필요성에 대해 설명하고 있다.
이번 기술은 증강·가상현실 기반 운동기구 시장에 큰 파급효과를 줄 것으로 기대를 모으고 있다. ‘중소기업 로드맵 2019-2021’ 자료에 따르면 관련 시장은 2015년 7조원 대에서 올해 126조원까지 성장할 것으로 예측된다. 특히 트램펄린 시장의 경우, 국내 점핑하이 가맹점이 400여 곳에 이르고, 미국과 유럽 등 50개국에 진출해 있는 체코 본사와 협의해 수출할 수 있는 여건도 마련돼 있다. 점핑피트니스 센터 외에도 가정, 학교 및 과학관, 테마파크 등에도 적용 가능하다.
고령자 및 하지장애인 트램펄린 재활 운동기구로 발전 가능성
이 그룹장은 “트램펄린 적용 연구를 계속하면서 발의 그림자를 이용해 접촉과 관련된 정보를 훨씬 정교하게 추출하는 방법도 함께 개발했다”며 “이번 사례를 통해 영상 기반 촉각센서 기술을 다양한 운동기구에 적용할 수 있는 길이 활짝 열린 것”이라고 말했다.
그는 “이번에 트램펄린에 적용하면서 활용 범위에 대한 통찰을 얻게 됐다”고 밝혔다. 이 그룹장은 현재 고령자나 하지 장애인의 근 골격 또는 균형 감각 재활을 위한 트램폴린 연구에 집중하고 있다.
국내에는 의료용으로 트램펄린을 활용하는 시도는 사실상 전무하며, 게임과 연동된 재활시스템 정도가 소개돼 있다. 미국, 일본 등 해외의 경우 의료용 트램펄린 사례는 있으나, ICT 기술과 연동하여 재활 운동을 정량 평가하거나 지속적인 운동을 위한 실감형 콘텐츠와 접목한 적은 없었다.
이 그룹장은 “트램펄린 재활 운동기구는 점핑피트니스 운동기구와 같은 원리로 재활 효과를 수치화하고 평가할 수 있어 성과가 기대된다.”고 밝혔다. 이성한 지오아이티 대표는 “개발한 시스템을 바탕으로 운동 초보자부터 강사에 이르기까지 활용할 수 있는 운동 코칭 앱 및 소프트웨어 전문 기업으로 발돋움할 것”이라며 “향후 트램펄린 이외에도 자전거와 러닝 앱의 운동 정보를 정밀하게 기록하고 요가 코칭 앱을 개발하는 데 활용할 계획”이라고 밝혔다.