'피아노, 다시 쳐 볼까'...뇌졸중 환자 연주 돕는 스마트 장갑

미국 플로리다애틀랜틱대 연구진이 공개한 '스마트 장갑' 착용 후 피아노를 연주하는 모습.

뇌졸중 환자가 다시 악기를 연주할 수 있도록 돕는 '스마트 손장갑'이 개발됐다. 손장갑을 착용하면 뇌혈관 손상으로 손가락을 제대로 움직일 수 없는 환자도 피아노를 연주할 수 있다.  

마오화 린 미국 플로리다애틀랜틱대 해양·기계공학과 부교수가 이끄는 연구팀은 뇌졸중 환자의 음악치료를 돕는 '스마트 외골격 장갑'을 개발하고 연구결과를 29일(현지 시간) 국제학술지 '프론티어 인 로보틱스 앤 에이아이'에 공개했다. 

뇌졸중은 뇌혈관이 막히거나 파열되어 뇌기능에 부분적, 혹은 전체적으로 장애가 발생하는 상태를 말한다. 뇌졸중 증상이 있는 환자는 걷거나 말하는 게 힘들 뿐만 아니라 손을 자유자재로 움직이기 어렵다. 손가락의 세심한 움직임이 필요한 피아노 연주는 더욱 시도하기 힘들다.

연구진은 뇌졸중 환자의 언어능력과 운동기능을 회복하는 데 악기 연주 연습이 유용하다는 점에 착안, 연주를 돕는 손장갑을 개발했다. 장갑은 말랑말랑하고 부드러운 소재로 만든 소프트 로봇의 일종으로 마음껏 구부렸다 폈다 할 수 있다. 각 손가락마다 16개의 촉각 센서가 달려있어 손의 모양과 움직임에 빠르게 반응한다. 무게도 191그램(g) 밖에 되지 않아 가볍게 착용 가능하다.

연구진은 장갑에 머신러닝 알고리즘을 적용해 장갑을 착용한 연주자가 피아노 연주곡을 악보에 따라 정확히 연주할 수 있도록 돕는다. 같은 곡을 반복적으로 가르쳐 장갑의 센서가 정확한 박자와 틀린 박자를 구분할 수 있게 한 것이다. 장갑은 악보에 따라 특정 음계를 누를 때 필요한 힘과 방법 등을 판단해 건반을 누르는 힘을 자동으로 조절한다. 

마오화 린 교수는 "악기 연주 이외에도 물체 조작 등 뇌졸중 환자가 필요한 활동을 할 수 있도록 할 것"이라며 "3D 스캐닝 기술이나 컴퓨터단층촬영(CT) 기술 등과 결합해 개인 맞춤형으로 개발할 수 있다"라고 말했다. 

[박건희 기자 wissen@donga.com]