Development of Experience System for Sasang Constitution Analysis

사상체질 분석 체험 시스템 개발

Abstract

Sasang Constitutional Medicine is a traditional Korean medicine optimized for personalized medicine, and despite its effective clinical efficacy, the inaccuracy of constitutional diagnosis has been pointed out as a limitation. To improve the accuracy, a constitutional analysis algorithm based on quantitative data was developed. In this study, a constitutional analysis experience system applied with the algorithm was developed and repeatability was evaluated. The system analyzes the constitution of the experiencer by collecting front and side facial images, audio, and questionnaire and calculating the integrated constitution probability value. To evaluate the repeatability of the probability values of the system was performed five times each for three people, and the coefficient of variation was 4.778%, indicating that the repeatability was sufficient. The system could contribute to the promotion of the awareness of Sasang medicine.

사상의학은 개인별 맞춤의학에 최적화된 한국 고유의 전통의학으로 유효한 임상 효능에도 불구하고 체질진단의 부정확도는 한계로 지적받아 왔다. 체질 진단의 정확도를 개선하기 위해 정량 데이터에 기반한 체질 분석 알고리즘이 개발되었으며, 본 연구에서는 개발된 알고리즘을 적용한 체질 분석 체험 시스템을 개발하고 반복성을 평가하였다. 체질분석 체험 시스템은 정면과 측면 안면 영상, 음성, 설문 정보를 수집하고 통합 체질 확률 값을 계산하여 체험자의 체질을 분석한다. 개발한 시스템의 체질 확률 값에 대한 반복도 평가를 위해 3명을 대상으로 각 5회 반복 측정하였으며, 변동계수가 4.778%로 나와 충분한 반복도를 보이는 것을 확인하였다. 개발한 시스템은 사상의학의 인식 제고를 위한 홍보에 기여할 수 있을 것이다.

Ⅰ. 서론

사상의학은 이제마 선생이 창시한 한국의 전통 체질의학으로 사람의 체질에 따라 치료법을 달리 적용한다. 그의 저서 동의수세보원에서 폐(肺), 비(脾), 간(肝), 신(腎)의 네가지 장기의 대소에 따라 체질을 태양, 소양, 태음, 소음의 네 가지 분류하였다. 사상의학은 현재 임상에서 이용되고 있으며, 체질별 맞춤 치료에 대한 임상 효능을 인정받고 있다¹⁾. 또한, 인구 고령화와 소득증대에 따라 체질별 음식, 운동 가이드와 같은 수요자 중심의 맞춤의학에 부합할 수 있는 컨텐츠들을 보유하고 있어 세계 전통의학 및 대체의학 시장에서 높은 경쟁력을 갖추고 있다²⁾.

체질 분류를 위해서는 체형, 성격, 행동, 약에 대한 반응 등을 종합하여 판단하게 되는데, 체질 감별에 있어 시술자 간의 차이로 인한 체질 감별의 부정확도가 한계로 지적되어 왔다. 이를 극복하기 위해 한국한의학연구원에서는 안면 형태, 음성, 체형, 설문 정보를 종합한 체질분석 알고리즘 개발 연구를 수행하여 체질 분석 기술의 객관성을 확보하였다^3-6).

개발된 체질 분석 알고리즘을 임상에서 활용하기 위해 한국한의학연구원에서는 서비스 제공을 희망하는 한의원들을 대상으로 안면, 음성, 체형, 설문 정보를 입력받아 온라인 상에서 각 정보들을 분석하여 체질별 확률값을 제공하는 체질 분석툴을 운영하고 있다. 이와 더불어 일반 대중들에게 한국 고유 전통의학인 사상의학을 소개하고 체험할 수 있도록 체험형 키오스크 등을 활용하고 있는데, 설문 이외에 안면과 음성 정보를 활용한 체험 기기의 필요성이 대두되었다.

본 연구의 목적은 대상자의 안면, 음성, 설문 정보를 측정하고 개발한 체질분석 알고리즘을 활용하여 체질 분석을 체험할 수 있는 시스템 개발 및 재현성을 평가하는 것이다.

Ⅱ. 사상체질 분석 체험 시스템 개발

사상체질 분석 체험 시스템(이하 시스템)의 입력인자는 체험자 정보(측정 당시의 만 나이, 성별, 키, 몸무게)와 안면 영상(정면, 좌측면), 음성, 설문 정보로 구성된다. 시스템의 출력인자인 체질 확률값은 안면, 음성, 설문 각각의 체질별 확률 값들을 구한 후 체질의 결과 값의 합이 100이 되도록 정규화하여 계산된 가장 높은 점수를 의미한다. 그림 1에 시스템의 구성도를 나타내었다.

그림 1. 사상체질 분석 체험 시스템 구성도

Fig. 1. Block diagram of sasang consititution analysis experience system

시스템은 작동자와 체험자의 공간으로 나뉘며, 작동자가 체험자를 위치시킨 후 정해진 순서에 따라 사상체질 분석 체험을 수행하게 된다. 시스템의 전체 형태에 대한 렌더링을 그림 2에 나타내었다.

그림 2. 시스템 전체 구성에 대한 렌더링

Fig. 2. ystem configuration rendering

안면 영상 촬영을 위해 체험자의 얼굴을 얼굴 받침대 위에 위치시킨 후 정면과 측면 영상을 촬영한다. 안면에 대한 체질분석 알고리즘 개발 시 사용한 안면 영상 데이터와 동일한 환경을 갖추기 위해 정면과 측면 모두 전반사거울을 이용하여 1.6m의 촬영거리를 갖도록 설계되었다. 안면 영상 촬영을 위한 구조도를 그림 3에 나타내었다.

그림 3. 안면 영상 촬영 세부 구성

Fig. 3. Detailed configuration of facial image acquisition

음성 녹음은 작동자의 가이드에 따라 체험자의 오른쪽에 위치한 마이크를 이용하여 모니터에 표시된 “우리는 높은 산에 올라가 맑은 공기를 마시고 왔습니다.”라는 문장을 읽는 것으로 측정이 이루어진다.

설문은 성격에 대한 문항과 식사, 소화 등 일상생활 상의 평소 증상을 묻는 소증 설문 문항으로 구성되어 있다.

그림 4는 체험자의 체험 순서와 개발된 프로그램 UI에 대한 설명을 나타낸 것이다. 작동자는 체험자의 나이, 성별, 키, 몸무게를 입력한 후 정면과 측면 안면 영상을 촬영한다. 그 후 음성 녹음과 설문을 진행하면 모든 측정이 마무리된다. 작동자는 체험자와 동일한 UI로 구성된 측정 화면을 통해 각 단계별로 측정 여부를 확인하며 체험자의 측정 과정에 대해 가이드를 수행한다. 모든 측정이 완료되면 자동으로 체질 확률 값을 계산하고 가장 높은 체질 확률 값을 체험자의 체질로 판단하게 되며 체질별 특성, 학습방법, 운동, 음식 등의 정보가 포함된 결과지를 출력하게 되면 모든 과정이 마무리된다.

그림 4. 사상체질 분석 체험 시스템 진행 절차

Fig. 4. Sasang constitution analysis experience system procedure

개발한 시스템의 평가를 위해 3명의 피험자에 대해 총 5회 반복 측정을 수행하여 체질 확률 값의 변동계수를 계산하였다.

Ⅲ. 실험 및 결과

안면, 음성, 설문 정보를 이용하여 한국 고유 전통의학인 사상의학을 소개하고 체험할 수 있는 체질 분석 체험 시스템을 개발하였으며, 그림 5에 나타내었다.

그림 5. 사상체질 분석 체험 시스템

Fig. 5. Sasang constitution analysis experience system

시스템의 크기는 2060*2140*2000mm이며, 이동성을 고려하여 3개의 파트로 구성되어 있다.

개발한 시스템의 반복성 평가를 위해 3명의 대상자에 대해 5회 반복 측정 수행하였고 각 회차별 체질 확률값과 판단된 체질에 대해서 변동계수를 계산하여 표 1에 나타내었다. 명의 대상자에 대해 5회 측정 시 모두 동일한 체질에서 체질 확률 값이 가장 높게 나타났고 3명의 변동계수 평균 또한 4.778%로 높은 반복성을 나타내었다.

표 1. 시스템 반복성 평가 결과

Table 1. System repeatability evaluation result

Ⅳ. 결론

의학 패러다임이 치료에서 예방으로 이동하면서 개인별 맞춤의학에 대한 시장의 수요는 높아질 것으로 예상된다⁷⁾. 사상의학은 임상적 효능이 높고 개인별 맞춤의학에 최적화된 우리의 전통의학이지만 체질 진단의 부정확도는 그 영역을 넓히는데 한계로 작용하고 있다⁸⁾.

한국한의학연구원에서는 체질 진단의 객관화를 위해 안면 영상의 특징점 분석, 개인별 음성 특징을 반영하는 변수 추출, 성격 및 소증 설문 개발을 수행하였으며 임상 연구를 통해 개발한 체질 분석 알고리즘의 유효성 평가를 수행하였다^9-11). 개발한 체질 분석 알고리즘을 활용하기 위해 체질 분석툴을 온라인으로 운영하고 있으며, 측정기기들을 이용한 정량적 체질 분석 체험 및 홍보를 위해 체질 분석 체험 시스템을 개발하였다.

개발한 시스템은 체험에 특화되어 작동자가 체험자를 가이드 하면서 안면 및 음성 정보를 수집할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 설문도 체험이라는 상황을 고려하여 기존 설문 문항을 축약한 20문항으로 수정하였다. 1인당 시스템 체험 시간은 일반적으로 5분 이내에 완료가 가능하도록 구성되었다. 개발한 시스템의 반복성 평가를 위해 3명의 대상자에 대해 총 5회 반복 측정하였는데, 각 기기별 체질 확률 값을 이용한 최종 체질 확률 값은 충분한 반복도를 보이는 것으로 나타났다.

개발한 시스템은 현재 한국한의학연구원 홍보관에 설치되어 원하는 경우 체험할 수 있다. 또한, 동일한 스펙의 시스템이 과천국립과학관 전통과학관에 설치되어 미리 예약할 경우 체험할 수 있다. 한의학의 현대화를 위해서는 시술자의 주관적 판단으로 이루어지는 진단 방식들이 객관화, 정량화가 필요하며, 본 연구에서 개발한 시스템 역시 이러한 필요성에 기반한 연구 성과물이며, 사상의학의 인식 제고 및 임상 활용도을 넓히는데 기여할 것으로 판단된다.