마비환자, 생각만으로 로봇팔 작동…반도체 날개 단 한국, BCI 속도전

[이데일리 강민구 기자] 급속한 인공지능(AI) 발전과 글로벌 기술패권 경쟁이 격화되면서 국가 난제와 사회문제를 해결하는 과학기술의 역할이 한층 중요해지고 있다. 정부가 추진하는 ‘K-문샷 프로젝트’는 AI를 비롯한 첨단기술을 활용해 국가적 난제를 해결하는 임무지향형 연구개발(R&D) 프로그램으로, 12대 국가 난제 해결을 목표로 한다. 현재 분야별 총괄지휘자(PD)가 선정돼 뇌-임플란트 상용화, 한국형 핵융합 소형 실증로 개발 및 전력 실증, 우주 데이터센터 원천기술 확보·실증 등 대형 프로젝트를 이끌고 있다. 이데일리는 ‘K-문샷 퓨처’ 시리즈를 통해 각 분야 PD들의 비전과 연구 전략을 차례로 소개한다. [편집자주]

[이데일리 김일환 기자]

최근 미국 파인스타인 의학연구소 채드 부턴 교수팀은 완전 사지마비 환자에게 뇌, 척수, 말초를 연결하는 ‘이중 신경 우회’ 시스템을 적용해 손 움직임과 촉각을 회복시켰다. 뇌 신호로 자신의 손을 움직이고, 손에서 발생한 촉각 정보를 다시 뇌에 전달한 뒤 반복적인 신경 자극을 통해 시스템을 끈 이후에도 일부 운동과 감각 기능이 유지되도록 한 것이다.

민간 기업과 국가 차원의 상용화 경쟁도 속도를 내고 있다. 일론 머스크의 뉴럴링크는 칩셋 ‘텔레파시’를 척수손상 환자의 뇌에 이식해 컴퓨터 제어와 게임이 가능한 임상시험에 성공했다. 중국도 척수손상 환자를 대상으로 침습형(뇌 이식) 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 의료기기 시판을 승인했다.

전 세계적으로 수백만 명이 척수손상, 뇌졸중, 신경질환 등으로 운동·감각 장애를 겪고 있는 가운데, BCI 기술의 상용화는 더 이상 먼 미래의 이야기가 아니다. 한국도 오는 2029년 국내에서 처음으로 사지마비 환자가 생각만으로 로봇팔을 움직이는 임상 개시를 목표로 하는 등 BCI 분야 도약을 준비하고 있다.

조일주 고려대 의대 교수(K-문샷 프로젝트 PD)는 최근 서울 성북구 메디사이언스파크에서 진행한 이데일리와 인터뷰에서 “BCI는 정부가 집중 투자할 만한 대표적인 도전형 과제”라며 “지금이 한국이 뒤처지지 않고 따라잡을 수 있는 중요한 시기”라고 강조했다.

조일주 고려대 의대 교수.(사진=고려대)

한국 반도체 등 요소 기술 강점···시스템 통합하면 승산

정부는 8대 분야 12개 핵심사업을 통해 국가 난제 해결에 나서는 K-문샷 프로젝트를 2035년을 목표로 추진하고 있다. 특히 BCI 분야에서는 ‘브레인 링크 이니셔티브’ 등을 중심으로 정책을 집중 추진할 계획이다. 조 교수는 문샷 프로젝트를 통해 국가 차원의 정책에 대한 조율 등의 권한을 맡는다.

조 교수는 “문샷은 고위험·고보상 분야에 과감히 투자하는 프로젝트”라며 “BCI야말로 그 취지에 가장 잘 맞는 분야”라고 말했다. 이어 “사업 기획과 과제 선정, 평가까지 한 축에서 조정할 수 있는 구조를 만들고 있다”고 설명했다.

조 교수는 BCI를 “뇌의 특정 영역에 전극을 심어 뉴런 신호 패턴을 읽고, 반복 학습을 통해 특정 행동이나 의도를 구분하는 방식”이라고 설명하며 “핵심 난제는 뇌 손상을 최소화하면서도 더 많은 전극을 정밀하게 삽입하는 것으로, 전극 소형화와 다채널화가 가장 중요한 과제”라고 강조했다.

한국의 기술 수준에 대해서는 요소기술이 상당히 앞서 있다고 평가했다. BCI는 반도체, 센서, 의료기술이 모두 결합되는 분야인 만큼 한국이 강점을 가질 수 있다는 설명이다. 다만 뇌 신호가 민감한 정보를 담고 있는 만큼 전략자산으로서 연구가 이뤄져야 한다고 진단했다.

조 교수는 “해외를 100으로 본다면 한국은 80~90 수준까지 와 있다고 본다”면서도 “다만 실제 임상 적용과 시스템 통합 경험은 아직 부족해 시스템을 통합하고, 산학연관이 힘을 모아야 한다”고 말했다.

2029년 생각만으로 로봇팔 작동···뇌질환 치료 등 기대

문샷 프로젝트가 시작되면서 BCI 기술 상용화가 단계별로 추진될 예정이다. 그는 “2029년에 국내에서 처음으로 사지마비 환자가 생각으로 로봇팔을 움직이는 임상 개시를 목표로 하고 있다”며 “2032년에는 시각 복원이나 뇌질환 치료용 BCI 임상을, 2035년에는 사지마비 환자나 뇌질환 치료용 BCI 기술 상용화를 추진할 계획”이라고 밝혔다.

한국BCI학회와 한국BCI협회가 출범하면서 학계와 산업계의 움직임도 빨라지고 있다. 정부는 이달 중 정부·학계·산업계·의료계가 참여하는 BCI 얼라이언스도 출범시킬 예정이다. 과학기술정보통신부, 식품의약품안전처를 비롯해 국내 주요 병원과 기업이 함께 참여한다.

조 교수는 “미국의 사례를 벤치마킹해 협회와 학회를 함께 묶는 시도”라며 “기술 개발뿐 아니라 임상 가이드라인 마련도 기대된다”고 말했다. 이어 “삼성물산, LG이노텍 등 국내 기업들도 참여해 생태계 구축이 이뤄질 것으로 기대되는 가운데 문샷 프로젝트 PD로서 지원도 할 계획”이라고 덧붙였다.

마지막으로 그는 BCI에 대한 관심과 육성 필요성을 강조했다. 조 교수는 “사지마비 환자 재활과 일상 복귀를 넘어, 뇌질환 치료와 노인 기능 보조까지 확장될 수 있다”며 “기술이 사람의 신체 기능을 보완하는 시대를 만들고 싶다”고 말했다.

조일주 고려대 의대 교수(K-문샷 프로젝트 PD)는

△1975년생 △현 고려대 의대 교수 △현 K-문샷 프로젝트 PD △KAIST 전기전자공학과 학·석·박사 △LG전자기술원 선임연구원 △한국과학기술연구원 책임연구원 △한국 뇌공학회 이사 △한국 뇌신경과학회 이사