표면근전도(surface electromyography, sEMG) 원리와 활용분야

표면 근전도(surface electromyography, sEMG)는 피부에 표면전극을 부착하여 근전도 신호를 계측하는 방법이다. 표면 전극 주변 근육에서 발생되는 운동단위 활동전위(motor unit action potential)들이 합성된 신호가 측정된다. 따라서 해당근육의 종합적인 근육 상태를 확인할 수 있는 도구이다. 아래 그림의 표면근전도의 원리이다. 피부 표면에 부착된 표면 전극과 운동단위들의 공간 거리에 따라 전극 사이의 전위차가 형성된다. 전위차는 증폭기를 통과하여 표면 근전도 신호가 측정된다. 

 

 

운동단위 활동전위 합성으로 이루어지는 표면 근전도 신호 원리

 

근 활성도 유무와 정도 그리고 근 피로도 등을 분석할 수 있어 재활의학, 스포츠 공학, 로봇공학 등 다양한 분야에서 활용도 높게 사용되고 있다. 특히 재활의학 분야에서는 표면 근전도를 이용한 새로운 재활 방법들이 대두되고 있다. 표면 근전도 측정을 이용한 바이오피드백 장치가 근골격계 치료 및 재활에 활용되어 성능과 효과를 거두고 있다.

스포츠 공학에서는 근력향상 모니터링, 특정 근육의 근 수축 분석등을 위해 표면 근전도를 활용되고 있다. 또한 로봇공학에서도 표면 근전도신호를 바탕으로 로봇 동작을 구현하기 위해 사용된다.

 

이와 같이 표면 근전도는 근골격계와 관련된 다양한 분야에서 활용되지만 외란이 취약한 단점이 있다. 운동단위와 표면 전극 사이에 신체들을 통과하기 때문에 신호가 왜곡되고 신호의 크기가 작다. 이를 보완하기 위하여 다양한 필터 및 신호처리 방법들을 통해 전처리 과정이 필수이다. 이에 대해서는 다음 글에서 확인하자.