심재근 연구실
기계공학과 심재근
심재근 연구실은 인간의 운동제어와 신경운동시너지, 그리고 의용생체역학 및 재활공학 분야에서 세계적 수준의 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 인간의 움직임이 어떻게 신경계에 의해 조절되고, 다양한 환경과 조건에서 어떻게 적응하는지에 대한 근본적인 질문에 답하고자 합니다. 이를 위해 다수의 센서, 모션 캡처, 힘 측정 장비 등 첨단 실험 장비를 활용하여 손, 팔, 몸통, 하지 등 다양한 신체 부위의 운동 데이터를 수집하고, 이를 바탕으로 운동 시너지와 가변성, 협응 메커니즘을 정량적으로 분석합니다.
특히, 노화, 뇌졸중, 절단 등 신경계 및 근골격계 질환 환자와 고령자를 대상으로 한 연구를 통해, 운동 기능 저하의 원인과 그 회복 메커니즘을 규명하고 있습니다. 이를 바탕으로 맞춤형 재활 프로그램, 운동 평가 및 훈련 장치, 웨어러블 센서 기반의 기능 평가 시스템 등 다양한 재활공학 솔루션을 개발하고 있습니다. 최근에는 인공지능 및 딥러닝 기술을 접목하여, 임상 현장에서 활용 가능한 예측 모델과 디지털 헬스케어 시스템 개발에도 앞장서고 있습니다.
연구실은 다수의 국내외 논문 발표, 특허 출원, 산학협력 프로젝트 수행 등 활발한 연구 활동을 이어가고 있습니다. 또한, 다양한 국제 학회에서 연구성과를 발표하며, 국내외 연구자들과의 협력을 통해 학문적 네트워크를 확장하고 있습니다. 이러한 연구 성과는 재활의학, 스포츠과학, 로봇공학, 헬스케어 산업 등 다양한 분야에 실질적으로 기여하고 있습니다.
심재근 연구실은 앞으로도 인간의 운동제어와 재활공학 분야에서 새로운 이론과 기술을 창출하고, 이를 통해 환자와 일반인의 삶의 질 향상에 기여하는 것을 목표로 하고 있습니다. 지속적인 연구개발과 산학협력을 통해, 미래형 재활의료 및 헬스케어 산업의 혁신을 선도할 것입니다.
Human Sensorimotor System
Biomechanics
Motor Control
운동 시너지와 신경운동제어 메커니즘 연구
본 연구실은 인간의 운동 시너지와 신경운동제어 메커니즘을 심층적으로 탐구하고 있습니다. 운동 시너지란 여러 근육과 관절, 손가락 등 다양한 운동 요소들이 협력하여 효율적이고 안정적으로 움직임을 만들어내는 현상을 의미합니다. 연구실에서는 비제어 다양체(Uncontrolled Manifold, UCM) 분석 등 첨단 운동역학적 분석 기법을 활용하여, 다양한 운동 과제에서 나타나는 운동 가변성과 시너지의 구조를 정량적으로 규명하고 있습니다.
특히, 노화, 신경계 질환(예: 뇌졸중), 근골격계 손상 등 다양한 조건에서 운동 시너지의 변화와 그 원인을 분석하고, 이를 통해 인간 운동제어의 근본 원리를 밝히고자 합니다. 실험적으로는 다수의 센서와 모션 캡처 시스템, 힘 센서 등을 활용하여 손가락, 손, 팔, 몸통 등 다양한 신체 부위의 운동 데이터를 수집하고, 이를 바탕으로 신경계의 적응적 운동제어 전략을 해석합니다.
이러한 연구는 재활의학, 스포츠과학, 로봇공학 등 다양한 분야에 응용될 수 있으며, 특히 신경계 손상 환자의 운동 기능 회복을 위한 맞춤형 재활 프로그램 개발, 고령자의 낙상 예방 및 신체 기능 향상, 그리고 인간-로봇 상호작용 시스템 설계 등에 중요한 기초 자료를 제공합니다.
의용생체역학 및 재활공학 응용 연구
연구실은 의용생체역학 및 재활공학 분야에서 혁신적인 연구를 수행하고 있습니다. 대표적으로 하지 절단 환자를 위한 러닝 전용 의족의 생체역학적 특성 분석, 보행 및 달리기 시 의족과 정상 다리의 지면반력 차이, 관절 모멘트, 진동 특성 등을 정밀하게 측정하고 있습니다. 이를 통해 의족 사용자들의 운동 능력 향상과 부상 예방, 그리고 맞춤형 의족 설계에 기여하고 있습니다.
또한, 뇌졸중 환자 및 노인 대상의 손기능, 균형, 근력, 기민성 평가 및 향상 프로그램을 개발하고 있습니다. 예를 들어, 다수지 힘 조절 평가 시스템, 코어 근력 강화 장비, 리듬 균형 운동기구 등 다양한 재활 장치를 자체 개발하여 임상 현장에 적용하고, 그 효과를 과학적으로 검증하고 있습니다. 최근에는 딥러닝 기반의 웨어러블 센서 데이터를 활용한 무릎 내전 모멘트 예측 등 인공지능 기술과의 융합 연구도 활발히 진행 중입니다.
이러한 연구는 환자의 기능적 회복과 삶의 질 향상에 실질적으로 기여하며, 국내외 재활의료 및 헬스케어 산업 발전에도 중요한 역할을 하고 있습니다. 더불어, 다양한 특허 출원과 산학협력 프로젝트를 통해 연구성과의 실용화와 사회적 확산에도 힘쓰고 있습니다.
1
Golf swing in response to anteroposterior ball position
Kim, S.E., Lee, J., Lee, S.Y., Lee, H.-D., Lee, S.-C., 심재근
International Journal of Sports Science and Coaching, 202310
2
Prediction of knee adduction moment using innovative instrumented insole and deep learning neural networks in healthy female individuals
Snyder, S.J., Chu, E., 엄주명, 허윤정, Miller, R.H., 심재근
Knee, 202303
3
Dynamic Modeling and Simulation of Electric Scooter Interactions With a Pedestrian Crowd Using a Social Force Model
Shim Jae Kun, Jafari Alireza, Liu Yen-Chen, Paley Derek A.
IEEE TRANSACTIONS ON INTELLIGENT TRANSPORTATION SYSTEMS, 202209
1
[학제간융합연구] 성인 발달성협응장애의 손기능에 관한 연구(1/4)
2
평형점 이론에 기반한 뇌졸중 환자의 정적 힘 측정을 통한 다수지 운동제어 평가(1/2)
3
뇌졸중 환자의 과학적 손 재활을 위한 체계적 연구와 개발(1/3)