초록 ▼

▣ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
□ 최종 목표: 사용자 맞춤형 AI 홈트레이닝 시스템 개발
o 주관연구개발기관의 요구사항
- 정신건강 특화 자기주도형 비대면 AI 홈트레이닝 시스템 zenacare v2.0 솔루션 확보를 위한 2D 동작 분석∙평가 기술 및 운동량 분석 기술 개발과 맞춤형 운동 컨텐츠 제작 및 이들을 탑재한 홈트레이닝 모바일 앱 개발
o 최종 개발기술
- 시각 인공지능 기반 동작 분석∙평가 기술
- 시각 인공지능 기반 신체∙체력 평가 기술
- 생체신호 기반 운동량 분

▣ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
□ 최종 목표: 사용자 맞춤형 AI 홈트레이닝 시스템 개발
o 주관연구개발기관의 요구사항
- 정신건강 특화 자기주도형 비대면 AI 홈트레이닝 시스템 zenacare v2.0 솔루션 확보를 위한 2D 동작 분석∙평가 기술 및 운동량 분석 기술 개발과 맞춤형 운동 컨텐츠 제작 및 이들을 탑재한 홈트레이닝 모바일 앱 개발
o 최종 개발기술
- 시각 인공지능 기반 동작 분석∙평가 기술
- 시각 인공지능 기반 신체∙체력 평가 기술
- 생체신호 기반 운동량 분석 기술
- 사용자 맞춤형 운동 컨텐츠
o End Product
- 시각 인공지능 기반 동작 분석 및 평가 알고리즘(SW) 1종
- 시각 인공지능 기반 신체 및 체력 평가 알고리즘(SW) 1종
- 운동량 분석 알고리즘(SW) 1종
- 운동 영상 컨텐츠(SW) 30종
- 홈트레이닝 모바일 앱(SW) 1종
- 관련 지식재산권(특허) 1건
o 주요 성능치

◼ 전체 내용
□ R&D 바우처 지원 필요성
o 사업적 필요성
- zenacare 1.0의 정신건강 관리 실증사업 이후 본격적인 사업화를 위한 비대면 제품·서비스 고도화와 맞춤형 운동 컨텐츠 제공 필요
- 공공기관, 유통사 등 대규모 근로자 정신건강관리 서비스 수요 대응
o 사회적 필요성
- 2019년 정신질환 관련 진료비는 5.6조원에 달하며, 정신질환에 의한 결근, 일의 효율성 감소, 직무 수행의 어려움과 같은 사회·경제적 비용이 2010년 기준으로 23.5조로 추정
- 2020년 산재보상금(직접비용)은 5조9천억원이며, 간접 손실액까지 고려하면 29조원
- 따라서, 정신건강 조기 발견 및 사전 예방·관리를 위한 효율적인 건강관리 서비스를 통한 막대한 사회·경제적 부담 해소 필요
o 경쟁력 제고 필요성
- 정신건강 특화 新 AI 홈트레이닝 시장 창출
- 근로자 정신건강관리 최적 솔루션 모델 확보
- 보험상품과 연계 가능한 디지털 경쟁력 확보 및 신남방국가 진출
□ 추진전략
o 국가 R&D 선행연구 개발물 활용
o 공동 이전기술 상용화 추진
- 상명대학교 산학협력단 기술이전 2건 (2020년)
o 旣 보유 고객사 및 테스트 베드 활용
- 고객사(56처) 활용
□ 추진체계
□ 연구개발 내용 및 범위
o 주관연구개발기관 : (주)제나
- 보유기술(비접촉센싱 생체신호 측정기술) 고도화 및 개발기술 통합 및 테스트
o 공동연구개발기관 : 상명대학교 산학협력단
- 시각 인공지능 기반 동작 분석 및 평가 기술 개발
- 시각 인공지능 기반 신체 및 체력 평가 기술 개발
- 운동량 분석 알고리즘 개발 및 운동 컨텐츠 기획
o 외주용역 : SYM헬스케어(주)
- 운동 전문 강사 섭외 및 운동 프로그램 촬영과 편집 작업 수행을 통한 운동 영상 콘텐츠 제작
o 외주용역 : ㈜코디지
- 홈트레이닝 모바일 앱 제작
□ 필요기술이 적용된 제품·서비스
o (제품·서비스 개요) 정신건강 특화 AI 홈트레이닝 비대면 구독 서비스
□ 사업화 계획
o (제품 로드맵) 본 과제 수행을 통하여 현재 zenacare v1.0을 zenacare v2.0으로 Upgrade 추진
o (기술 로드맵) 상명대학교와 공동으로 정신건강 특화 자기주도형 비대면 AI 홈트레이닝 시스템을 개발, 플랫폼과 헬스케어 특화 IoT 키오스크 시스템은 주관기관이 개발 및 통합
o (비즈니스 로드맵) 현재 IoT 제품 판매의 B2G, B2B 중심에서 AI 홈트레이닝 개인화 모델 추가로 B2C 중심의 비즈니스 모델 확대
o 당사가 보유하고 있는 정신건강 분석 AI, 비접촉 AI 건강 모니터링, 헬스케어 특화 IoT 시스템에 관한 기술과 BM 특허를 기반으로 사업을 전개하고 있어, 향후 경쟁사의 출현에도 대응이 용이하며, 다양한 파트너와 협업을 통해 플랫폼을 구축하고 생태계를 확장
o 확대발전 전략
- 대상군을 단계적으로 확대(근로자 → 일반인, 노인) 구축

▣ 연구개발성과
□ 실시간 동작 평가 기술 개발
1) 코칭 또는 참조 동작을 사용자가 따라하는 상황에서, 해당 인체 영상을 분석하여, 동작을 점수화하는 기술 개발 완료
2) 참조 동작을 약간 빠르게/느리게 동작을 취했을 때도 해당 사항을 고려한 유사도 측정 방법(Dynamic Time Warping)을 채택함으로써, 합리적인 유사도 평가가 가능하도록 구현
3) 기존 유사 홈트레이닝 앱의 처리속도가 초당 15프레임을 하회하는 반면, 본 사업을 통해 개발된 동작 평가 기술은 스마트폰에서도 초당 30프레임 속도로 동작 가능하도록 개발 완료
4) 해당 동작평가 기술은 PC 버전 뿐 아니라 안드로이드 및 iOS 환경에서도 동작 가능하도록 SDK 형태로 개발을 완료하여 주관기관에 전달하므로, 추후 다양한 플랫폼에서 사업화 가능토록 지원
□ 얼굴 및 인체 영상 분석 기반 BMI 추론 기술 개발
1) BMI(Body Mass Index, 체질량지수)는 키와 몸무게를 기반으로 계산되는 수치로써, 체형의 균형 정도를 정량화하는 목적으로 널리 활용되지만, 정성적은 평가와 계산된 수치가 일치하지 않는 경우가 많으며 키와 몸무게를 알아야만 산출이 가능하다는 문제가 있음
2) 본 사업을 통해 얼굴 이미지 만으로 BMI를 추론할 수 있는 AI모델을 개발하여 실제 BMI와 큰 오차가 발생하지 않는 성능을 보임으로써, 스마트폰 셀카 이미지 한 장으로 본인의 BMI를 예측할 수 있는 방법을 개발 완료
3) 전신이 포함된 이미지를 통해 BMI를 추론할 수 있는 AI 모델을 별도 개발하였고, 이는 얼굴만으로 추론했을 때보다 우수한 성능을 보이는 것으로 확인됨
4) 홈트레이닝 앱 등에 탑재할 경우 키와 몸무게를 입력하지 않고도 본인의 BMI를 확인 할 수 있다는 장점이 있으며, 이는 실제 시각지능 AI 기술을 활용한 것이므로, 키와 몸무게를 통해 추론되는 값보다 사용자들 입장에서 acceptability와 reasonability가 확보될 수 있다는 장점이 있음
□ 운동콘텐츠 제작
1) 근로자의 근무 유형에 따라 정적, 서서 일하는, 동적인 근로자로 구분하여 맞춤형 운동 프로그램 개발
2) 좌식 생활을 하는 근로자를 위한 추간판탈출증, 경추협착증, 혈전증의 위험 대둔근 및 허리, 무릎 균형을 위한 운동 프로그램 설정
3) 서서 일하는 근로자를 위한 체형 교정을 고려한 운동 프로그램 설정
4) 움직임이 많은 근로자를 위한 올바른 자세 교정과 근력 강화 및 스트레칭을 위한 운동 프로그램 설정
5) 비접촉 참여형 운동으로 근로자의 건강 개선과 건강관리를 위한 운동콘텐츠 개발
6) 레벨/선호도를 반영한 연결성 있는 운동 프로그램 기획 및 설계 수행
7) 운동 콘텐츠 제작은 개별 운동 동작 단위로 이루어지고, 운동 커리큘럼에 따라 조합하는 방향으로 진행
7) 단계별로 20~30분 분량의 운동으로 구성된 5~6가지 운동 프로그램 개발
□ 정량 성과
1) 특허 1건 출원: 체질량지수 예측 방법
2) SW저작권 1건 등록: 동작 유사도 측정 소프트웨어
3) 국제학술대회 논문 3건 발표: Inferring body mass index through single face image(META 2023) 외 2건
4) 시제품 제작 2건: 동작 유사도 측정 App, 운동 영상 콘텐츠
5) 기술이전: 상기 성과에 대한 무상실시권을 주관기관에 부여하는 기술이전

▣ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
□ 활용계획
o (B2G/Wellness) 공공분야 비대면 어르신 건강관리 서비스 솔루션
o (B2B/기업) 중대재해처벌법 및 산업안전보건법에 대응한 근로자 건강관리 솔루션
o (B2B/보험사) 대기업·중견기업 근로자 대상 보험사 연계 건강증진형 상품
o (B2C/개인) 사용자 맞춤형 비대면 AI 홈트레이닝 시장
□ 기술적 효과
o 기초체력 측정, 운동 전/후 생체신호 변화 및 운동량 분석 등 비대면 기술 촉진
o 동작 분석 및 평가 기술의 불확실성 제거 및 운동 컨텐츠 사업화 가능성 확대
o 사용자의 정신적, 신체적 상태 분석 기반 정신건강 특화 AI 홈트레이닝 新모델 정립
□ 경제적 효과
o 정신질환에 의한 결근, 업무 효율성 감소, 직무 수행 어려움과 같은 비용 절감
o (고)위험군 근로자 사전 예방으로 안전사고와 생산성 저하에 따른 경제적 손실 예방
□ 사회적 효과
o 근로자 건강관리 인식 개선 및 노동 생산성 향상
o 근로자의 건강 형평성 문제 해결을 통한 노사 신뢰관계 형성 및 건강한 근로환경 제공
o 자기주도형 질환 사전 예방·관리 효과 증대 및 이에 따른 사회·경제적 비용절감

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 8
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 18
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 36
• 1) 연구수행 결과 ... 36
• 2) 목표 달성 수준 ... 52
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 52
• 5. 연구개발성과의 활용 및 사업화 계획 ... 53
• 끝페이지 ... 59