[연구의 필요성]

모세혈관 재충전 시간(Capillary Refill Time, CRT)은 피부를 눌렀다가 뗀 후 피부색이 원래 상태로 회복되는 데 걸리는 시간을 측정하는 지표로, 말초관류(peripheral perfusion) 상태를 빠르고 간단하게 평가하는 데 활용된다. 특히 쇼크, 탈수, 저체온증 등으로 혈액순환이 저하되면 말초 조직의 혈류가 감소하면서 CRT가 길어질 수 있어, 환자의 말초 관류 상태를 파악하는 데 유용하다. 그러나 기존 CRT 측정은 피부를 직접 눌러야 하기 때문에 일상생활에서 지속적으로 측정하기 어렵다는 한계가 있다. 본 연구는 "걷는 과정에서 발바닥에 자연스럽게 발생하는 압력을 이용하면 별도의 측정 동작 없이 CRT를 반복적으로 측정할 수 있지 않을까"라는 아이디어에서 출발했다. 이를 통해 일상생활 속에서 말초관류의 변화를 지속적으로 관찰할 수 있는 새로운 웨어러블 헬스케어 방식을 제안했다.

[포스텍이 가진 고유의 기술]

연구팀은 보행 중 발뒤꿈치 피부의 색상 변화를 분석해 CRT를 추정하는 스마트 신발 CapWear를 개발했다. CapWear는 소형 카메라와 조명, 압력센서를 하나의 센싱 모듈로 통합해 신발 내부에 장착한 시스템이다. 압력센서로 발이 지면에 닿고 떨어지는 시점을 감지하고, 카메라와 조명을 이용해 발뒤꿈치 피부의 미세한 색상 변화를 안정적으로 촬영한다. 일반적인 보행에서는 한 걸음마다 피부색의 회복 과정을 관찰할 수 있는 시간이 짧기 때문에, 연구팀은 영상 기반 신호 분석과 개인화된 딥러닝 모델을 적용했다. 이를 통해 각 걸음에서 짧게 관찰된 피부색 회복 신호만으로도 CRT를 추정할 수 있도록 했다. 사용자가 별도로 피부를 누르거나 측정을 위해 멈출 필요 없이, 일상적인 걸음 자체를 CRT 측정 기회로 활용한다는 점이 기존 방식과 차별화된다.

[연구의 의미]

이번 연구의 핵심 의미는 기존에 주로 의료 현장에서 측정되던 CRT를 일상생활 속에서 별도의 측정 행위 없이 반복적으로 추정할 수 있는 가능성을 제시했다는 데 있다. 향후에는 다양한 질환이나 건강 이상에 수반되는 말초관류 변화를 일상생활과 함께 장기간 관찰하는 웨어러블 헬스케어 기술로 확장될 가능성이 있다. 또한 스마트워치와 같이 손목에서 생체신호를 측정하는 기존 웨어러블 기기와 달리, 보행 시 반복적으로 압력이 가해지는 발바닥의 특성을 센싱에 적극적으로 활용했다는 점에서도 새로운 웨어러블 센싱 방법을 제시한다.

[연구결과의 진행 상태 및 향후 계획]

향후에는 더 많은 참여자와 다양한 보행 환경을 대상으로 정확도와 재현성을 검증하여 일상생활에서 말초관류를 지속적으로 모니터링하는데 활용할 수 있는 시스템으로 발전시킬 계획이다.

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  [성과와 관련된 실적]

- 국제 학술대회 논문: Kyoosik Lee, Donghyeon Kang, Inseok Hwang. "CapWear: Smart Footwear for Peripheral Perfusion Monitoring by Continuous Plantar Capillary Refill Time Estimation" ACM ISWC 2026.

- 논문: https://doi.org/10.1145/3830727.3834814

- 비디오: https://youtu.be/wG6vH4rdKug

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  [성과와 관련된 이미지]

그림 1. CapWear 시스템 개요그림 2. CapWear 센싱 모듈의 구성 및 단면 구조