'콜록'소리만 들어도 안다. 이 방 어디에 코로나19 환자가 있는지

2020.08.03 13:00
KAIST 연구팀 AI 개발
박용화 KAIST 기계공학과 교수팀이 개발한 ′기침 인식 카메라′가 연구실 에서 기침한 사람을 찾아내고 있다. KAIST 제공
박용화 KAIST 기계공학과 교수팀이 개발한 '기침 인식 카메라'가 연구실 에서 기침한 사람을 찾아내고 있다. 인공지능(AI)이 기침 소리를 인식해 기침이라고 판단하면 카메라가 기침한 사람의 위치를 찾아내 라벨을 단다. KAIST 제공

국내 연구진이 기침소리를 듣고 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19)의 증상인지 가려내고 기침한 사람의 위치를 알아내는 인공지능(AI)을 개발했다. 사람이 밀집한 공공장소에서 기침소리로 감염자를 찾아내는데 활용될 수 있어 방역에 도움을 줄 것으로 기대를 모으고 있다.

 

박용화 KAIST 기계공학과 교수 연구팀은 에스엠인스트루먼트와 공동으로 실시간으로 기침 소리를 인식하고 기침하는 사람의 위치를 영상으로 표시해주는 ‘기침 인식 카메라’를 개발했다고 이달 3일 밝혔다.

 

코로나19가 전 세계로 확산하는 가운데 방역을 위해 환자를 미리 가려내기 위한 기술개발도 활발하다. 코로나19 증상 중 밖으로 노출돼 확인 가능한 증상은 발열과 기침이다. 발열은 열화상카메라로 촬영하는 방식으로 여러 명을 한번에 확인할 수 있다. 하지만 기침은 소리가 난다는 것을 알 뿐 정확한 기침인지, 어디에서 기침 소리가 났는지를 파악하기 어렵다.

 

연구팀은 사물의 형태만 보고 특징을 파악해내는 사용하는 알고리즘인 합성곱신경망(CNN)에 1초 길이의 음향신호를 들려주고 특징을 알아내 기침인지 아닌지를 판단하도록 반복적으로 학습시켰다. 구글과 유튜브에서 연구용으로 쓰이는 공개 음성데이터 세트 ‘오디오세트’ 등을 활용해 배경 소음 데이터를 만들고 기침 시험데이터는 사무실에서 녹음해 사용했다. 연구팀은 AI가 기침의 음향 특집을 잡아내 판단하도록 하고 정답을 알려주는 지도학습을 한 결과 87.4%로 기침소리를 판별해냈다.

 

기침을 한 사람의 위치는 여러 개의 마이크와 카메라 모듈로 구성한 음향 카메라로 잡아냈다. 소리가 나면 음원의 위치를 계산해내 기침 소리로 인식하면 그 위치에 기침 소리임을 나타내는 라벨을 표시한다. 연구팀은 연구실 환경 등 실제 환경에서 이를 적용해 AI가 기침하는 사람과 그 사람의 위치, 횟수 등을 실시간으로 추적하는 것을 확인했다.

 

박 교수는 “코로나19가 지속적으로 전파하고 있는 상황에서 공공장소와 다수 밀집 시설에 기침 인식 카메라를 활용하면 전염병 방역 및 조기 감지에 큰 도움이 될 것”이라며 “특히 병실에 적용하면 환자의 상태를 24시간 기록해 치료에 활용할 수 있어 의료진의 수고를 줄이고 환자 상태를 더 정밀하게 파악할 수 있을 것”이라고 말했다.

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