[스타트업투데이] 스트레스를 정확히 예측하고 그 판단의 근거까지 설명할 수 있는 인공지능(AI) 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

서울바이오허브 입주기업 자이메드는 장주영 박사(교신저자) 연구팀이 개발한 설명 가능한 인공지능(Explainable AI, XAI) 기반 스트레스 판별 기술이 세계적 생체신호 전문 학술지 <바이오메디칼 시그널 프로세싱 앤 컨트롤>(Biomedical Signal Processing and Control) 최근호에 게재됐다고 28일 밝혔다.

이번 연구는 웨어러블 생체신호 데이터(WESAD)를 기반으로 스트레스를 판별하는 딥러닝 모델에 전문가 기반 생체신호 특성(human-engineered features)을 결합한 것이 특징이다. 이를 통해 스트레스 분류 정확도는 96.57%, 감정 분류 정확도는 87.77%로 기존 최고 수준을 상회했다. 기존 AI 기술의 한계로 지적되어온 블랙박스 문제를 해결한 점에서 의미가 크다.

자이메드는 서울대병원 박상민 교수가 2020년 창업한 디지털 헬스케어 스타트업이다. 생체신호 기반 AI 기술 개발을 선도하고 있다.

장주영 박사는 “스트레스는 단순한 감정을 넘어서 심혈관 질환, 면역력 저하, 만성질환의 시작점이 될 수 있는 중요한 생체 신호”라며 “이번 연구는 AI가 높은 정확도로 스트레스를 예측할 뿐만 아니라, 의료진이 그 판단을 신뢰하고 활용할 수 있는 설명력까지 갖췄다는 점에서 임상 적용 가능성을 한층 높였다”고 전했다.

연구팀은 피부 전도도(EDA)와 맥박(PPG) 신호에서 전문가가 설계한 피처를 추출하고, 이를 딥러닝 모델과 결합해 성능을 크게 향상시켰다. 특히 단순한 시각화(heatmap)를 넘어 각 생체신호 채널의 중요도와 시간대별 기여도를 수치화하고 시각적으로 표현하는 설명 방식으로 의료 전문가에게도 직관적인 해석이 가능하도록 설계했다.

제1저자인 이혁종 연구원은 “기존의 XAI 기술은 이미지나 자연어 처리 분야에 집중돼 있었으며, 시간 흐름이 중요한 생체신호에는 적용이 어려웠다”며 “이번 연구에서는 전문가 기반 피처와 시계열 데이터의 구조를 함께 반영해 사람 중심의 해석 가능한 AI 프레임워크를 구현할 수 있었다”고 말했다.

연구팀은 실제 의사 7인을 대상으로 한 정량적 평가에서도 기존 방식 대비 모든 항목에서 통계적으로 유의미한 해석력을 입증했다. 이로써 자이메드는 단순히 높은 성능을 자랑하는 AI 기술을 넘어 의료 현장에서의 신뢰성과 활용성을 확보한 XAI 기반 기술 개발에 성공했다는 평가를 받고 있다.

자이메드는 이번 연구를 기반으로 정신 건강, 스트레스 관리, 건강검진 분야 등으로 기술 확장을 준비 중이다. 

자이메드 관계자는 “디지털 헬스케어 시장에서 생체신호 기반의 해석 가능한 AI 기술은 의료기기뿐만 아니라 웨어러블 헬스케어, 기업 건강 관리 프로그램 등 다양한 분야로의 응용 가능성을 지닌다”며 “스트레스와 정신 건강을 정량적으로 평가하고 조기에 개입할 수 있는 기술로 발전시켜 나아가겠다”고 밝혔다.

한편 자이메드는 바이오∙의료 창업 지원 플랫폼 서울바이오허브에 기업부설연구소를 설립하고 활발한 연구∙개발 활동을 이어오고 있다. 특히 각종 의료 역량 강화 교육 프로그램 등을 통해 의료 AI 솔루션의 개발 및 인허가에 필요한 전문 지식과 실무 역량을 키우며 기술 고도화와 상용화에 박차를 가하는 중이다. 2022년에는 소프트웨어 의료기기 제조를 위한 GMP 인증을 획득했으며, 2024년 7월에는 동맥경화 안저 AI 솔루션에 대해 식품의약품안전처 품목 허가를 받았다. 자이메드는 안저 진단용 AI 시스템을 시작으로 다양한 건강검진용 의료기기에 적합한 AI 시스템을 단계적으로 출시하며 일상과 의료, AI와 사람을 연결하는 디지털 헬스케어 선도기업으로 자리매김하고 있다.

[스타트업투데이=최슬기 기자] news@startuptoday.kr