특허 개요
본 특허는 사용자의 뇌파로 촉감 패턴을 분류한 뒤 이에 맞는 물리 자극을 출력하는 뇌-컴퓨터 인터페이스 기반 햅틱 자극 제공 시스템입니다. 시각 차단 촉감 탐색에서 수집한 뇌파와 사용자가 수정한 촉감 레이블을 매칭해 사용자 맞춤형 디코딩 모델을 학습하고, 사용자별 최적 주파수 대역 전처리 및 합성곱 신경망 기반 분류를 수행합니다. 분류된 거칠기·강도·온도 등의 촉감 파라미터는 햅틱 알고리즘을 통해 진동 세기·주파수·운동 마찰 계수 등의 자극 파라미터로 변환되어 촉감 제공 장치에서 출력됩니다.
- 핵심 기능
촉각 자극을 탐색할 때의 뇌파와 사용자 수정 촉감 레이블을 학습 데이터로 구성해, 입력 뇌파에서 대응 촉감 패턴을 분류하는 디코딩 모델을 구축합니다. 운용 시에는 분류된 촉감 파라미터를 물리 자극 파라미터로 변환해 출력하고, 사용 중 생성되는 뇌파와 촉감 패턴 데이터를 모델 업데이트에 추가할 수 있습니다.
- 차별 강점
기존 BCI의 특징 추출 방식은 ERD/ERS 주파수 특징이나 CSP 공간 특징처럼 처리 과정이 비교적 명확한 패러다임에 최적화되어, 시간·공간·주파수 특성이 충분히 밝혀지지 않은 촉각 처리에 적용하기 어렵습니다. 본 특허는 사용자가 직접 수정한 촉감 레이블과 대응 뇌파를 학습하고 이를 물리 자극 출력까지 연결함으로써, 개인별 촉감 차이를 반영한 촉각 BCI 구현을 지향합니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 비침습 뇌-컴퓨터 인터페이스, 가상현실·확장현실 햅틱 인터페이스, 촉각 신호 분석 및 촉감 피드백 제어 분야에 활용 가능하며, 능동적·수동적 촉각 탐색과 시각형 촉각 자극 연구로 확장할 수 있습니다. 사업 측면에서는 XR 콘텐츠용 햅틱 장치, 촉각 피드백 웨어러블, 재활·의료기기 인터페이스, 시청각 인터페이스 사용이 어려운 사용자를 위한 대안 입력·피드백 솔루션으로 확장할 수 있습니다.
연구 개발 단계
시각 차단 촉감 탐색과 VR 체험 중 뇌파 측정을 적용해 사용자 뇌파 기반 촉감 패턴 분류 및 물리 자극 출력 절차를 제시했습니다. 능동적 탐색과 수동적 탐색의 뇌파 특성 차이, 사용자 수정 촉감 레이블을 통한 맞춤형 학습, 사용 중 데이터 기반 모델 보정 방식을 포함하나 다수 사용자 조건의 정량 성능은 제시되지 않았습니다.
- 적용 시나리오: 시각 차단 촉감 탐색 및 VR 체험 중 뇌파 측정
- 분석 대상: 촉각·시각 자극에 대응하는 사용자 뇌파 기반 촉감 패턴 분류와 물리 자극 출력
- 탐색 방식: 능동적 탐색과 수동적 탐색 비교
- 사용자 입력: 사용자별 촉감 레이블 수정 입력
현재 성과
물체에 설정된 촉감 파라미터의 기본값을 사용자가 실제로 느낀 정도에 맞춰 수정한 촉감 레이블을 학습에 반영합니다. 이를 통해 개인별 촉감 인식 차이를 디코딩 모델에 반영하고, 분류 결과를 물리 자극 출력으로 연결하도록 구성합니다.
시각 차단 촉감 탐색과 VR 체험 중 뇌파 측정을 적용하는 모델 구축 및 시스템 운용 예시가 제시되었습니다. 능동적 탐색에서는 촉각 관련 신호와 동작 관련 신호가 함께 포함되고, 수동적 탐색에서는 촉각 관련 신호가 포함되는 특성을 구분해 설명합니다.
종래 BCI가 비교적 처리 과정이 명확한 패러다임에 맞춘 특징 추출을 사용하는 것과 달리, 본 특허는 촉각 자극에 대한 사용자 지각을 수정 레이블로 반영합니다. 분류된 촉감 패턴을 햅틱 알고리즘으로 물리 자극으로 변환하고, 사용 중 생성되는 데이터로 자극 수치 보정과 모델 업데이트를 수행하도록 한 점이 차별점입니다.
상용화까지 남은 부분
다수 사용자와 다양한 물체·촉감 조건에서의 분류 정확도 및 재현성에 대한 정량 검증
장기 사용 환경에서 사용자별 디코딩 모델의 안정성과 실시간 업데이트 효과 검증
실제 햅틱 장치와의 통합 환경에서 자극 출력 정확도·사용성·신뢰성 실증
기술 이전 형태·도입 과정
도입은 이렇게 진행됩니다.
검토 미팅
귀사 상황·데이터 구조 기준으로 적합성을 논의합니다. 자료 검토만으로 끝나도 됩니다.
PoC 공동 검증
연구팀 동행 하에 귀사 데이터 기준 재학습·성능을 확인합니다.
라이센싱 계약
PoC 결과를 기반으로 희망 형태(실시권·공동연구 등)를 협의합니다.
기술지도·후속
도입 초기 기술지도, 필요 시 후속 공동연구·정부과제 연계까지 진행합니다.
특허 정보
뇌-컴퓨터 인터페이스를 구현하기 위한 뇌파 디코딩 모델 구축 방법과 이를 포함하는 햅틱 자극 제공 시스템 및 방법
10-2022-0053977 (2022.05.02)
1020230052794 (2023.04.20)
1028572420000 (2025.09.04)
이성환, 신혜빈, 김명기, 조정현
고려대학교 산학협력단
고려대학교 산학협력단