Implementation and Evaluation of ECG Authentication System Using Wearable Device

As mobile technologies such as Internet of Things (IoT)-based smart homes and financial technologies (FinTech) are developed, authentication by smart devices is used everywhere. As a result, presence-based biometric authentication using smart devices has become a new mainstream in knowledge-based authentication methods like the existing passwords. The electrocardiogram (ECG) is less prone to forgery, and high-level personal identification is its unique feature from among various biometric authentication methods, such as the pulse, fingerprints, the face, and the iris. Biometric authentication using an ECG is receiving a great deal of attention due to its uses in healthcare and FinTech. In this study, we implemented an ECG authentication system that allows users to easily measure and authenticate their ECG waveforms using a miniaturized wearable device, rather than a large and expensive measurement device. The implemented ECG authentication system identifies ECG features through P-Q-R-S-T feature point identification, and was user-certified under the proposed authentication protocols. Finally, assessment of measurements in a majority of adult males showed a relatively low false acceptance rate of 1.73%, and a low false rejection rate of 4.14%, in a stable normal state. In a high-activity state, the false acceptance rate was 13.72%, and the false rejection rate was 21.68%. In a high-heart rate state, the false acceptance rate was 10.48%, and the false rejection rate was 11.21%.

웨어러블 디바이스를 활용한 ECG 인증 시스템 구현 및 평가

IoT 기반의 스마트홈, 핀테크 등의 모바일 기술이 발달하면서 스마트 디바이스를 이용한 사용자 인증이 일상생활에서 널리 사용되고 있다. 이에 따라 기존의 비밀번호와 같은 지식 기반의 인증 방법에서 스마트 디바이스를 이용한 존재 기반의 생체인증이 새로운 주류가 되었고, 맥파, 지문, 얼굴, 홍채 등 다양한 생체인증 중에 신체적 특성상 위변조 가능성이 낮고 고유한 특징으로 개인 식별성이 높은 ECG(Electrocardiogram, 이하 ECG)를 이용한 생체인증이 헬스케어 및 핀테크와 맞물려 높은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 기존의 고가이면서 부피가 커 휴대가 불가능한 ECG 측정디바이스가 아닌 소형화된 웨어러블 디바이스를 이용하여 손쉽게 사용자의 ECG 파형을 측정해 사용자 인증을 할 수 있는 ECG 인증 시스템을 구현하였다. 구현된 ECG 인증 시스템은 PQRST 고유 값 식별을 통해 ECG 특징점을 판별하고 이를 이용한 제안된 인증 프로토콜로 사용자 인증이 가능하였다. 최종적으로 성인 남성 다수를 통한 측정 평가를 통해 안정적인 정지 상태에서는 1.73%의 비교적 낮은 타인수락률과 4.14%의 본인거부율을 보였고 움직임이 있는 상태에서는 13.72%의 타인수락률과 21.68%의 높은 본인거부율을 보였다. 활동으로 인해 심박수가 상승한 정지 상태에서는 10.48%의 타인수락률과 11.21%의 본인거부율을 보였다.