2013. 3. 14. (제180호)

오감(五感)인식 기술이

불러오는 혁신

작성 : 이치호 수석연구원(3780-8542)ichiho.lee@samsung.com

목차1. 오감인식 기술의 부상 1

2. 오감인식 기술 동향 5

3. 시사점 9

《 요 약 》

기존의 센서에 제어, 판단, 저장, 통신 등의 기능이 결합되면서 센서기술이

기존 산업과 IT 산업 간 융합의 기반기술이자 차세대 유망기술로 부상하고 있다.

네트워크상의 컴퓨팅 자원을 활용하게 되면서 센서의 성능이 향상되고 활용 분

야도 마케팅, 헬스케어 등 다방면으로 확대되었다. 최근에는 센서 기술 중에서도

인간의 감각을 모방하는 오감인식 기술이 부상하고 있다. IBM은 2012년에 자사

가 추진한 연구를 바탕으로 향후 5년 안에 컴퓨터가 인간과 같은 오감을 가지게

될 것이라고 전망하였다. 사람의 표정과 음성에서 기분 상태를 인식하는 등 오감

인식 기술의 진전은 기계와 사람 사이의 상호 교감을 구현하는 연구를 촉진하고

있으며, 인간의 의도를 미리 파악하는 맥락인식(context awareness), 즉 디지털

육감의 구현을 앞당길 것으로 보인다.

최근 오감인식 기술은 기술 진전과 함께 다양한 활용 분야를 개척하고 있다.

시각인식 기술은 사람의 표정을 통해 기분을 알아내거나 사람의 시선이 향하는

곳을 감지하는 기술로 발전되었다. 시선인식 기술은 소비자의 행동 분석, 장애

인의 기기 조작, 학습이나 훈련 등에서 활용되고 있다. 음성인식 기술은 정형화

되지 않은 대화의 의미를 이해하는 단계로 진보하면서 단순한 기기 제어를 위한

도구에 그치지 않고 사람과의 소통 강화에 활용된다.

촉각이나 후각, 미각과 관련한 연구는 연구개발 단계로서 사람의 감각기관을

흉내내기에는 아직 미흡한 수준이다. 근육의 움직임으로부터 손동작이나 움직임

을 인식하는 촉각센서가 출시되었으며, 사람의 손을 모방하는 촉각센서는 신축성

있는 소재로 사람과 비슷한 촉각 능력을 지니도록 개발되고 있다. 후각과 미각

센서는 기존의 반도체나 수정진동자를 활용하는 전자 센서에서 진화해 최근에는

인간의 수용체 단백질을 이용하는 바이오 센서에 대한 연구도 진행 중이다.

오감인식 기술을 확보하기 위해서는 기초 분야에 대한 꾸준한 지원과 파급효

과가 큰 기술 분야에 대한 선별 지원을 통해 압축 성장을 이루어야 한다. 또한

개별 산업의 트렌드를 파악한 후 핵심부품으로 부상할 센서를 선제 개발해 시장

선점을 노려야 할 것이다. 인공지능, 빅데이터, 투명·플렉서블 디스플레이 등

최신 기술과 접목해 새로운 활용 분야를 발굴하고, 인문학, 예술 등 다양한 분

야와의 융합연구를 통해 인간과 기계 간의 소통방식에 대한 새로운 관점의 연구

를 추진해야 한다.

SERI 경영 노트 제180호

1

1. 오감(五感)인식 기술의 부상

센서 기술의 혁신

□ 기존 센서가 스마트센서로 진화하면서 센서기술이 IT 융합의 기반기술이자

차세대 유망기술로 부각

- 센서에 제어, 판단, 저장, 통신 등의 기능이 결합되어 IT 산업과

기존산업의 융합에 핵심 역할을 담당

- 웹2.0으로 유명한 팀 오라일리는 2009년 기술의 'Next Big Thing'이

무엇이냐는 질문에 '센서'라고 답변

ㆍ옷과 음식을 비롯한 모든 사물에 센서가 부착되어 세계는 새로운

피부층(new layer of 'skin')이 형성될 것이라고 전망

□ 스마트센서는 네트워크상의 컴퓨팅 자원을 활용하면서 성능이 향상되고

활용 분야도 확대

- 대량의 센서 데이터 분석에 빅데이터를 활용하여 인식률이 급상승

ㆍ구글은 클라우드 서버에 저장된 2,300억 개의 음성데이터를 실시간

음성인식에 활용하여 인식률이 향상1)

- 센서의 성능 향상과 함께 실시간 센서 데이터를 저장·분석하여 의미

있는 정보를 찾아내면서 활용도가 확대

ㆍ네트워크와 연결되는 모바일 기기뿐만 아니라 자동차, 헬스케어 등

분야에서도 센서의 활용이 급증

1) Google Research Blog (2012.11.1.). Large Scale Language Modeling in Automatic Speech

Recognition. <http://googleresearch.blogspot.kr/2012/10/large-scale-language-modeling-

in.html#!/2012/10/large-scale-language-modeling-in.html>

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빅데이터와 결합된 센서 기술의 활용 사례

활용 분야 사례

마케팅NEC는 매장의 영상정보를 클라우드 서버에서 분석하여

고객의 연령, 표정, 이동경로, 체류시간 등을 분석

건물의 내진강도 진단후지전기는 대형건물의 곳곳에 진동센서를 설치하고 전용

시스템에서 데이터를 분석하는 내진진단시스템을 판매

장비 모니터링 얀마(Yanmar)는 농기계, 건설기계의 유지·보수에 활용

수면상태 모니터링타니타의 수면계는 매트에 내장된 압력센서로, 수면 중의

맥박이나 호흡, 신체의 움직임을 분석하여 수치화

자료: 玉置亮太 外 (2013.1.15∼17). “センサ-革命, デ-タの鉱脈”. 『日經産業新聞』.

오감인식 기술에 관심이 집중

□ 센서 기술 중에서도 특히 인간의 감각을 모방하는 오감인식 기술이 부상

- IBM은 2012년 센서 및 인식기술의 발달로 컴퓨터가 5년 안에 인간과

같은 오감(五感)을 가지게 될 것이라고 전망

ㆍIBM이 연구개발 동향을 토대로 전망하였기 때문에 실현 가능성이

매우 높을 것으로 추정

IBM이 전망한 5년 후 컴퓨터의 오감 인식 진화

감각 컴퓨터에서의 진화

촉각 온라인 쇼핑에서 스마트폰 화면을 통해 물체의 질감을 느낌

시각이미지와 동영상 데이터에서 의미를 찾아내는 단계로 진화

- 의료영상을 분석하거나 개인화 서비스를 제공

청각소리를 정밀하게 인식해 감정상태와 분위기를 파악하거나

산과 바다의 미세한 소리로부터 산사태나 홍수를 예측

미각 개인의 건강상태와 미각 선호도를 고려해 식단을 구성

후각 인간의 호흡으로 건강상태를 체크하고 실내의 병균을 감지

자료: IBM (2012). The 5 in 5 - Innovations that will change our lives in the next

five years. <http://www.ibm.com/5in5>

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3

□ 오감인식 기술이나 센서와 관련된 연구도 활발히 진행 중

- 미국에서는 오감인식 기술과 관련된 특허 등록건수가 꾸준히 증가

ㆍ특히 최근에는 촉각·후각·미각과 관련된 특허의 비중이 급증하여

2012년에 전체 오감인식 관련 특허의 12.8%를 차지

오감인식 기술 관련 특허의 미국 등록 건수

주: 서지, 요약, 대표청구항에 오감 센서 또는 인식과 관련한 키워드를 포함한 특허 건수를 조사

자료: 윕스온(특허검색서비스) <www.wipson.com>

오감인식 기술은 사람과의 교감과 디지털 육감 구현으로 확장

□ 오감인식 기술의 진전은 사람과의 상호 교감을 구현하는 연구를 촉진

- 얼굴, 음성 인식기술은 각각 표정과 음성의 뉘앙스를 인식함으로써

사람의 기분 상태를 파악

ㆍ오감 인식의 정확도를 높이기 위해 여러 종류의 인식기술을 융합하는

오감 융합 및 재현 기술도 개발 중

- 인간과의 교감을 위해 기기나 로봇의 감성을 구현하거나 로봇 얼굴의

감정 표현에 대한 연구들이 진행

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□ 오감인식 기술은 인간의 의도를 미리 파악하는 맥락 인식(Context

awareness), 즉 디지털 육감의 구현을 앞당길 전망

- 2013년 CES의 화두는 기기가 사용자의 의도를 파악하여 지시가 있기

전에 알아서 대응하는 '맥락 인식'2)

ㆍ"스마트 기기들이 (사람들의 마음을 미리 알아내는) 디지털 육감을

제공할 것" (폴 제이콥스 퀄컴 회장, 2013년 CES 기조연설)

- 사람과 주변 환경을 적절하게 파악하여 사람을 귀찮게 하지 않으면서

정보나 서비스를 제공하는 '친절한 기계'가 등장할 것3)

기존 기계와 디지털 육감을 지닌 기계의 비교

구분 요구 주체 대화 형태 결과물

기존의 기계사람이 자신의

요구를 파악

1:1 대화형

(사람이 조작하면 기계가

처리)

사람이 요구한 내용에

대한 결과물 제공

디지털 육감을

지닌 기계

기계가 사람의

요구를 파악

1:다수 팀형

(여러 기계와 사람이

병렬적으로 행동)

사람의 요구사항

이상의 결과물 제공

□ 오감인식 기술이 다양한 산업에서 불러오는 파급효과를 주목할 필요

- 센서 자체의 사업 기회도 중요하지만 그보다 오감인식 기술이 불러

오는 새로운 사업기회와 시장에 대해 예의 주시

- 오감인식 센서의 활용방안에 대한 창의적인 구상이 필요

2) Electronics Develop a Sixth Sense. (2013.1.7.). Wall Street Journal.3) 竹居智久 外 (2013). “生活に溶け込んだ 幾多の機械は人を手伝う”. 『日經エレクトロニクス』,

1100號.

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2. 오감인식 기술 동향

① 시각인식

□ 사람의 얼굴을 인식하는 단계에서 얼굴 표정을 통해 사람의 기분 상태를

인식하는 단계로 진전

- 도요타는 얼굴 표정을 인식하여 슬프거나 화가 난 상태에서는 미리

경고하는 시스템을 개발 중4)

□ 사람의 시선이 향하는 곳을 감지하게 되면서 기기의 간단한 조작에서부터

미래의 행동 예측까지 다방면에서 활용이 가능

- 시선 인식은 소비자 행동분석, 장애인의 기기 조작, 졸음운전에 대한

경고, 학습이나 훈련 등 다양한 분야에서 활용

ㆍ토비테크놀로지(Tobii Technology, 스웨덴)社는 사용자가 눈으로

커서를 움직일 수 있도록 하는 노트북용 시선인식기를 개발

- 관심사항을 파악하여 사용자의 미래 행동을 예측하는 연구도 진행 중

ㆍ한국전자통신연구원은 시선인식과 뇌파신호의 과거 데이터를 분석하여

상황에 맞게 사용자가 원하는 미래정보를 제공하는 시스템을 개발 중5)

시선인식을 소비자의 행동 분석에 활용

▷ 프랑스의 In Vivo BVA社는 시선인식기 정보를

분석하여 인기 없는 품목을 매장에서 철수

- 세계 각지의 19개 가상 슈퍼마켓에서 테스터가

시선인식기를 착용하고 쇼핑을 하며 데이터를 취합

(자료: Eye tracking - The eyes have it. (2012.12.1.). The Economist.)

4) MSN Money (2012.4.19.). Toyota technology detects driver's mood to avoid accidents.5) 한국전자통신연구원 (2012.7.12.). "ETRI, 시선·행동분석 '미래예측 안경' 선뵈". 보도자료.

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② 청각인식

□ 주로 음성을 인식하는 데 사용하는 청각인식은 사람과 기기의 상호작용에

주로 관여하기 때문에 특히 중요

- 빌 게이츠 마이크로소프트 창업주는 '로봇'과 '음성인식(대화)'을

미래 기술의 아이콘으로 선정6)

ㆍ로봇의 보급과 음성인식 기술 등이 우리가 컴퓨터를 바라보는 방식을

바꿀 것이라고 강조

□ 음성인식 기술은 단순한 기기 제어를 위한 도구에 그치지 않고 인공지능을

통해 사람과의 소통을 강화하는 데 활용

- 사람과의 자연스러운 대화를 위해서는 정형화되지 않은 대화의 의미를

정확히 이해하거나 사람과 비슷한 억양으로 말하는 기술이 핵심

- NTT도코모는 음성을 인식하고 그 의미를 해석하여 사용자와 대화하는

'말하는 컨시어지(しゃべってコンシェル)' 서비스를 출시7)

ㆍ정형화되지 않은 일본어 대화의 약 80%까지 의미를 정확히 해석

NTT도코모의 '말하는 컨시어지' 서비스 구조

6) TechCentral (2013). Bill Gates: 'Robots, pervasive screens, speech interaction will all

change the way we look at computers'".7) 田中深一郞 (2013.1.14.). “スマホの音聲認識／合成技術 「雜談力」で心をつかむ”.『日經ビジネス』,

1674號.

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③ 촉각인식

□ 근육의 움직임으로부터 손동작이나 움직임을 인식하는 촉각센서를 출시

- 설믹랩(Thalmic Labs, 美)社의 MYO는 사용자의 팔목에 착용하는 암밴드로

착용자의 손동작이나 움직임으로 컴퓨터나 휴대폰 등을 조작8)

ㆍ근육 안에 흐르는 전기 신호를 인식하여 이를 블루투스로 전송

□ 실제 사람의 손을 모방하는 촉각센서는 아직 연구개발 단계로서 로봇이나

실제 사람에게 이식하기 위한 연구가 진행 중

- 사람 손가락처럼 부드럽고 신축성 있는 소재를 채용하고 내부에 액체

충전재를 채워 사람 손가락과 비슷한 촉각 센서를 구현

- 사람에게 이식하여 촉감을 느낄 수 있게 하는 연구도 진행 중

사람의 손을 모방하는 촉각센서 개발 사례

▷ USC(University of South California)의 비터비(Viterbi)

공대 연구팀이 개발한 촉각센서는 사람보다 민감

- 117개 종류의 재료를 95%의 정확도로 구별

(자료: USC Viterbi 공대 홈페이지

<http://viterbi.usc.edu/news/news/2012/robots-get-a.htm>)

▷ 스위스 로잔공대(EPFL) 연구진은 인공 손을

2013년 하반기에 이탈리아 남성에게 이식할 계획

- 인공 손의 전극과 신경을 연결하여 환자가 손의

감촉을 느끼고 원하는 대로 움직이도록 구현

(자료: A sensational breakthrough: the first bionic hand

that can feel. (2013.2.17.). The Independent.)

8) MYO 공식 홈페이지 <https://getmyo.com/>

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④ 후각 및 미각 인식

□ 사람처럼 냄새를 맡거나 맛을 느끼는 센서에 대한 연구는 미흡한 수준

- 기존에는 MOSFET 반도체나 수정진동자와 같이 냄새나 맛과 관련된

분자를 감지하는 전자 센서를 이용

ㆍ통상 6∼24개의 전자 센서를 이용하여 각각의 센서가 특정 맛이나

냄새들을 인식하고, 이를 이미 구축해놓은 데이터베이스와 비교하여 판별

- 이러한 센서들은 가격이 비싸고, 특정 맛만 감지하도록 개발되어 여러

맛이 혼합된 경우에는 분별력이 떨어지는 단점이 있음

ㆍAlpha MOS社(佛), Anritsu社(日) 등의 상용화된 미각 센서는

2만∼10만 달러

□ 최근 인간이나 동물의 후각 또는 미각 수용체9)를 이용하는 바이오 센서에

대한 연구도 진행 중

- 바이오 센서도 특정 맛이나 냄새를 감지하는 수준으로, 여러 맛을 인식

하는 인간의 감각기관을 흉내내는 단계가 되기까지는 기술 진전이 필요

인간의 후각·미각 수용체를 이용한 바이오 후각·미각 센서

▷ 서울대 박태현 교수팀은 탄소나노튜브에 각각

인간의 후각과 미각 수용체 단백질을 결합한

바이오 인공후각, 미각센서를 개발

- 후각 수용체에 냄새분자가 붙으면 발생하는

미세한 전기신호를 측정

(자료: Nanowerk (2012.12.14.). Researchers develop a human-like nanobioelectronic

tongue. <http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=28067.php>)

9) 수용체(receptor)는 세포막 또는 세포질에 존재하는 구조체로, 세포 밖의 물질이나 물리적 자극을

인식하여 세포에 특정한 반응을 일으킴

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3. 시사점

오감인식 및 센서 기술에 투자

□ 오감인식 기술을 확보하기 위해서는 기초 과학부터 꾸준히 지원하고,

유망 분야에 대해서는 선별적으로 지원할 필요

- 센서 기술은 반도체, MEMS 기술을 비롯하여 소재와 기초과학 등의

기술이 기반이 되기 때문에 오랫동안 꾸준히 투자해야 함

ㆍATR(日)社10)는 1986년 창업부터 현재까지 30년 가까이 음성 인식,

합성 및 자동 번역에 대한 연구를 지속하여 기술을 축적

- 빠른 시일 내에 선진업체와의 격차를 축소할 수 있으며, 파급효과가

큰 분야로 압축하여 지원

ㆍ기존에는 시각, 청각 센서와 인식기술 개발에 치중해왔기 때문에

촉각, 미각, 후각 인식과 관련한 기술 분야는 아직 개척할 분야가 많음

- 연구 결과물의 상품화와 창업 지원을 강화하여 기술경쟁력을 가진

벤처 및 중소기업을 육성

□ 센서의 활용 분야 및 용도에 대한 이해를 통해 개발 효율을 높이고

기술개발 로드맵을 정비

- 활용 분야와의 협력을 통해 현장의 정확한 요구사항을 파악하여

고객의 요구 수준에 맞는 센서를 개발

- 개별 산업의 메가트렌드를 파악하고, 핵심 부품으로 부상할 센서를

선제적으로 개발해 시장을 선점

10) ATR: Advanced Telecommunications Research Institute

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플렉서블 터치센서를 지속 개발하고 있는 ATmel社

▷ ATmel社(美)는 플렉서블 디스플레이 상용화 시대에

대비하여 투명하고 유연한 터치센서를 개발 중

- 'XSense'라는 제품은 샘플링 제작 수준

(자료: Atmel (n.d.). What Would You Create with a Revolutionary Touch Sensor?

<http://www.atmel.com/microsite/xsense/default.aspx>)

오감인식 기술의 파급효과에 주목

□ 오감인식 기술과 연관 기술의 진전으로 인한 신사업 기회를 적극

발굴하여 시장을 선점

- 오감인식 기술과 연관기술인 인공지능, 빅데이터, 투명·플렉서블

디스플레이 등 최신 기술의 접목을 시도

ㆍ특히, 다수의 센서에서 받은 대량의 실시간 데이터에서 의미를

찾아내는 빅데이터 분석을 적극 활용

투명 디스플레이와 시선인식 카메라를 활용한 '투명 3D 컴퓨터'

▷ MIT 미디어랩에서 박사 과정 중인 이진하 씨가

개발한 투명 3D 컴퓨터 'SpaceTop'은

손으로 화면 속의 문서나 그래픽을 조작

- 투명 디스플레이 너머의 손동작을 인식하여

명령이 입력되며, 사람의 시선을 인식하여 입체화면의 표시방향이 조정

(자료: TED 2013: SpaceTop 3D see-through computer revealed.(2013.2.27.). BBC.)

- 각 산업 분야에서도 새로운 혁신을 불러일으킬 오감인식 기술을

발굴하는 노력을 지속

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ㆍ센서 기술 진전에 따라 새롭게 발생하는 인터페이스와 사용자 경험을

발굴하고 적극 도입하여 사업에 활용

□ 오감인식 기술과 더불어 뇌파나 뇌신경 신호를 인식하여 생각하는

것만으로 기계와 소통할 수 있는 뇌-기계 인터페이스 기술에도 관심을

가질 필요

- 뇌파를 인식하여 생각으로 타이핑을 할 수 있는 뇌-기계 인터페이스

기술이 상용화

ㆍ구거테크놀로지(Guger Technologies, 오스트리아)는 뇌파측정장치가

부착된 모자를 쓰고 자판의 글자를 집중해서 바라보면 타이핑이 되는

인텐딕스(Intendix)를 판매 중11)

- 지시를 내릴 때의 뇌신경세포 신호 변화를 인식하여 로봇 팔을

움직이는 연구도 진행 중

ㆍ미국 브라운대학 연구팀은 뇌졸중 환자의 뇌에 센서칩을 이식하고

센서 신호를 통해 로봇 팔을 제어하는 데 성공12)

다양한 분야와의 융합 연구를 활성화

□ 공학과 자연과학은 물론, 인문학, 예술 등 다양한 분야와의 원활한

교류와 융합을 통해 새로운 관점의 오감인식 기술 연구를 추진

- 오감인식 기술의 진보는 사람과 기계의 관계가 상하 주종의 지배,

명령 구도가 아닌 교감, 소통의 관계로 발전할 수 있는 교두보

11) CNET (2010.3.9.). Intendix EEG lets you type with your brain. <http://news.cnet.com/8301-

17938_105-10465840-1.html>12) Paralyzed woman gets robotic arm she controls with her mind. (2012.5.16.). NBCNews.<http://www.nbcnews.com/id/47447302/ns/health-health_care/>

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ㆍ사람과 기계의 관계를 새롭게 정립하고 기술 진보에 따라 사람의

생활이나 행동을 어떻게 진화시킬지에 대한 고민이 필요

- 인간의 본질을 연구하는 심리학, 철학, 사회학 등 인문학적 관점과

예술의 접목 등을 통해 기계의 인식, 감성, 지능에 대한 연구를 추진

인문학과의 융합을 통해 인간과 컴퓨터의 소통방식을 연구하는 인텔

▷ 인텔은 미래 컴퓨터와 인터넷 기술의 발전 방향, 그리고 인간과의 소통방식

연구를 강화하기 위해 '상호작용 경험(Interaction & Experience Research)'

연구소를 설립

- 하드웨어·소프트웨어 전문가를 비롯하여 디자이너, 인류학자, 사회학자,

심리학자, SF 소설작가까지 다양한 인력으로 구성

(자료: 인텔 상호작용 및 경험 연구소 소장 이메일 인터뷰 (한일영 외 (2011). "인문학이

경영을 바꾼다"(CEO Information 제818호). 삼성경제연구소에서 재인용))

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