스마트워치나 웨어러블 기기를 착용하고 운동할 때 심박수와 활동량이 실시간으로 기록되는 것이 어떤 원리로 되는지 궁금합니다.

Question

스마트워치나 웨어러블 기기를 착용하고 운동할 때 심박수와 활동량이 실시간으로 기록되는 것이 어떤 원리로 되는지 궁금합니다!!

Answer 1

안녕하세요. 설재훈 전문가입니다. 스마트워치나 웨어러블 기기는 손목에 있는 센서가 몸에서 발생하는 변화를 계속 측정해서 전기 신호로 바꾸기 때문에 실시간으로 심박수와 활동량을 확인할 수 있습니다.

 심박수는 주로 빛을 이용하는 광학 센서가 피부에 빛을 쏘고, 혈액이 심장 박동에 따라 늘고 줄면서 빛이 반사되는 정도가 달라지는 것을 측정합니다. 이 변화를 분석하면 1분에 심장이 몇 번 뛰는지 계산할 수 있습니다.

 활동량은 내부의 가속도 센서와 자이로 센서가 손목의 움직임과 방향 변화를 감지해서 걷기, 뛰기 등의 움직임을 분석합니다. 여기에 GPS나 기압계 같은 센서를 함께 사용하면 이동 거리나 고도 변화까지 측정할 수 있습니다.

 즉, 몸의 움직임이나 혈액의 변화를 센서가 감지 → 전기 신호로 변환 → 칩에서 분석 → 화면에 심박수와 운동량으로 표시하는 방식입니다.

Answer 2

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.

스마트워치는 손목 피부에 빛을 비춘 뒤 혈액량 벼노하에 따라 반사되는 빛의 양이 달라지는 것을 이용해 심박수를 측정하는데, 이러한 방식을 PPG 방식이라고 합니다.

심장이 뛸 때마다 혈류량이 변하므로 센서가 이 변화를 반복적으로 감지해서 1분당 심박수를 계산하는데, 활동량은 가속도센서와 자이로센서가 손목의 움직임과 방향 변화를 측정해 걸음수와 운동 강도, 움직인 시간을 추정하는 방식입니다. GPS가 있는 기기는 이동 거리와 속도, 경로까지 기록할 수 있기 때문에 달리기나 자전거 운동 분석에 활용되기도 합니다.

이렇게 얻은 여러 센서 데이터를 내부 프로세서와 알고리즘이 실시간으로 분석해서 칼로리 소모량이나 운동 상태 같은 정보로 바꾸어주는데, 손목 착용이 느슨하거나 땀이 많은 경우 움직임이 큰 운동에서는 심박수 측정값이 실제보다는 흔들리 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

스마트워치는 뒷면의 녹색 LED 빛을 피부에 쏘아 혈액량 변화를 측정하는 광혈류 측정 기술로 심장 박동에 따른 빛 반사율을 감지해 심박수를 계산합니다. 이와 동시에 내장된 3축 가속도계 및 기어로스코프 센서가 사용자의 신체 움직임 속도 기울임 변화를 정밀하게 실시간으로 추적합니다 센서들로부터 수집된 미세한 데이터는 기기 내부의 신호 처리 알고리즘을 통해 걷기 달리기도 등 특정 운동 형태와 강도로 즉시 분석됩니다. 이렇게 종합된 데이터에 사용자의 나이 성별 체중 정보를 결합하여 실시간 심박수와 소모 칼로리 이동 거리 등의 활동량을 화면에 표시해 줍니다