한양대, AI 기반 캡슐내시경 ‘체내 실시간 위치’ 추적 기술 개발

한양대학교 전파연구센터가 주관하고 유형석 융합전자공학부 교수가 연구책임자로 참여한 ‘인공지능(AI) 기반 웨어러블 안테나 시스템 연구’가 국제학술지 ‘IEEE 트랜잭션스 온 안테나스 앤드 프로퍼게이션(IEEE Transactions on Antennas and Propagation·IEEE TAP)’ 주요 논문(Featured Articles)에 6월 4일 선정됐다.

이번 논문은 ‘AI 기반 웨어러블 안테나 시스템을 이용한 복합 환경 내 무선 캡슐내시경 위치추적(AI-Enhanced Wearable Antenna System for Wireless Capsule Endoscope Localization in Heterogeneous Environments)’이다. 2026년 6월 온라인 게재됐다.

무선 캡슐내시경(WCE)은 환자가 캡슐형 장치를 삼켜 위장관 내부를 관찰하는 의료 기술이다. 다만 캡슐이 장기 내부를 수동적으로 이동하기 때문에 병변이 촬영된 위치를 실시간으로 파악하기 어렵다는 한계가 있었다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 AI와 웨어러블 안테나 기술을 결합한 위치추적 시스템을 제안했다. 2.45㎓ 산업·과학·의료용(ISM) 대역에서 작동하는 캡슐 송신 안테나와 몸에 착용하는 웨어러블 수신 안테나 4개를 기반으로 수신 신호 세기(RSS) 데이터를 수집했다. 이후 이를 머신러닝 알고리즘으로 분석해 캡슐 위치를 추정하는 방식이다.

특히 연구팀은 피부·지방·근육층과 위장관 모사 용액으로 구성된 다층 이종 팬텀을 제작해 실제 인체 조직과 유사한 환경에서 실험을 진행했다. 기존 연구가 단순 식염수 환경이나 컴퓨터 시뮬레이션에 주로 의존했던 한계를 보완한 것이다.

이 환경에서 총 3300개의 RSS 데이터를 수집해 캡슐의 3차원 공간 좌표와 매핑했다. 다양한 머신러닝 회귀 모델을 검증한 결과 XGBoost 모델에서 가장 높은 성능을 보였다. 3차원 위치 추정에서는 제곱평균제곱근오차(RMSE) 1.69㎝, 이동 궤적 추적에서는 RMSE 0.39㎝를 기록했다.

이번 연구는 소수의 웨어러블 수신 안테나만으로도 체내 신호 왜곡 문제를 줄이고 무선 캡슐내시경의 위치와 이동 궤적을 정밀하게 추정할 수 있음을 실험적으로 확인했다는 점에서 의미가 있다. 향후 병변 위치 확인, 표적 약물 전달, 실시간 병변 추적, 체내 의료기기 무선 제어 등 디지털 헬스케어 분야에 활용될 수 있다.

유형석 한양대 교수는 “이번 연구는 전파 기술과 AI를 융합해 무선 캡슐내시경의 위치추적 정확도를 높인 성과”라며 “AI 기반 바이오 전자 및 차세대 무선 의료기기 기술 연구를 이어가겠다”고 설명했다.

한편 한양대 전파연구센터는 웨어러블·임플란터블 안테나, 생체 전자파 해석, 무선 전력전송, AI 기반 의료기기 기술 등 차세대 전파 의료 융합 연구를 수행하고 있다.

김나혜 인턴기자 kim.nahye1@joongang.co.kr