국내 연구진이 컴퓨터 시뮬레이션으로 사람이 보행하는 움직임을 가상으로 정밀하게 재현하는 기술을 개발했다. 보행에 중요한 근육이 모두 포함된 사람의 근골격 모델을 바탕으로 한 것으로 정형외과 수술결과 예측 및 가상수술 시스템 등 인체 근육의 움직임에 대한 재현이 필요한 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
서울대 컴퓨터공학부 이제희 교수 연구팀 이윤상 박사(현 삼성전자 소프트웨어 센터 책임연구원, 제1저자), 한양대 컴퓨터공학부 권태수 교수 연구팀, 분당서울대병원 박문석 교수 연구팀 등이 공동으로 수행한 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 리더연구자지원사업(창의적연구)의 지원으로 수행됐고, 컴퓨터 그래픽스 분야 학술지 ACM Transactions on Graphics 11월 19일자에 게재됐으며, 12월 6일 개최된 국제학술회의 SIGGRAPH Asia 2014에서 발표됐다.
사람이 두 발로 균형을 잡으며 움직이는 원리에 대해 많은 연구가 이뤄지고 있다.
하지만 인체의 근골격 모델을 사용해 보행을 제어하려는 연구는 비교적 최근에 본격화되기 시작했다. 그조차 10여개의 근육을 사용한 단순화된 모델의 보행에 대해서만 시뮬레이션이 가능했다.
연구팀은 실제 사람의 보행을 분석한 데이터에 기반해 보행에 중요하게 관여하는 근육 100여개를 갖는 모델을 사용, 주어진 동작 데이터를 온라인으로 물리적으로 재현하는 제어기술을 개발했다.
이 제어기술을 적용하면 입력하는 데이터를 바꾸는 것으로 걷기, 뛰기 등 다양한 보행동작을 비교적 자연스럽게 표현할 수 있어 인체의 움직임에 대한 재현이 필요한 분야에 다양하게 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
각 근육의 특성 값을 조절함으로써 근육이 이탈된 경우나 통증으로 불편한 경우, 발이 땅에 부딪힐 때 충격을 최소화할 필요가 있는 경우 등 보행에 불편을 겪는 다양한 상황에 대해 재현할 수 있다는 설명이다.
이 교수는 “이번에 개발된 제어 알고리즘은 보행에 어려움을 겪는 환자의 수술 후 보행 예측에 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 나아가 새로운 수술법 발굴을 위한 가상수술 시스템을 구축하는 기반이 될 수 있을 것”이라고 밝혔다.