일론 머스크 테슬라 最高經營者(CEO)가 設立한 腦 神經科學 스타트업 ‘뉴럴링크’가 最近 사람 腦에 컴퓨터 칩을 移植하는 腦-컴퓨터 인터페이스(Brain-Computer Interface·BCI)에 成功했다고 發表했다. 머스크는 2月 19日(現地 時間) 밤 소셜네트워크서비스 X(옛 트위터)의 陰性 對話 스페이스 行事에서 칩 移植 後 狀況에 對해 “進行이 좋고, 患者는 우리가 認知하는 副作用 없이 完全히 回復한 것으로 보인다”며 “생각하는 것만으로 마우스를 制御하고 스크린에서 마우스를 움직일 수 있다”고 말했다. BCI는 腦와 連結된 컴퓨터가 腦波를 解讀해 外部 機器를 制御하거나 外部와 意思疏通을 하는 技術이다. BCI 槪念은 1973年 登場했지만 이렇다 할 成果를 내지 못하다가 最近 腦科學, 電子工學, 醫學技術 成長과 함께 빠르게 進化하고 있다. BCI는 四肢痲痹 患者나 視覺障礙人, 聽覺障礙人 等을 治療하는 目的으로 臨床試驗이 進行 中이며, 日常生活에서도 쓰일 수 있도록 領域을 넓히고 있다.

美·中·프 浸濕型 BCI 臨床 許容

國內 最初로 BCI 硏究를 始作한 임창환 漢陽大 바이오메디컬工學科 敎授는 “最近 뉴럴링크 消息으로 BCI가 話題가 되고 있지만, 이미 2004年 美國 브라운大 硏究陣이 四肢痲痹 患者의 腦에 微細 電極을 移植해 생각만으로 컴퓨터 마우스를 操作하고 TV를 켜는 데 成功했다”며 “現在 全 世界的으로 關聯 硏究를 하는 그룹이 많을 뿐 아니라, 商用化된 製品도 多數”라고 말했다.

BCI는 크게 浸濕型과 非侵襲型으로 나뉜다. 浸濕型은 手術로 頭蓋骨을 열어 腦에 電極을 넣은 뒤 腦波를 읽고 分析해 컴퓨터로 電送하는 方式이다. 腦에서 腦波를 直接 感知하기에 正確度가 높다. 다만 副作用 危險이 있어 四肢痲痹 患者나 視覺障礙人, 聽覺障礙人을 對象으로만 臨床試驗이 進行되고 있다. 이런 制限的 臨床試驗을 許容하는 國家도 美國, 中國, 프랑스 3個國뿐이다. 反面 非侵襲型은 머리 밖에서 腦波를 測定해 컴퓨터에 腦 信號를 보내는 方式이다. 浸濕型보다 腦波를 正確히 感知할 수는 없지만 副作用 危險은 적다.

現在 浸濕型 BCI의 安全性을 憂慮하는 목소리가 적잖다. 이에 對해 林 敎授는 “美國 食品醫藥局(FDA)은 副作用 憂慮가 있다 보니 臨床으로 얻을 수 있는 利得이 副作用 危險보다 크다고 判斷되는 四肢痲痹 患者나 視覺障礙人 等을 對象으로만 臨床試驗을 承認하고 있다”고 說明했다. 現在 FDA는 非障礙人 對象 浸濕型 BCI 臨床試驗은 許容하지 않는다.

林 敎授는 副作用 問題와 함께 倫理的 問題를 指摘했다. 그는 “非障礙人도 머리 밖에서 電氣刺戟을 주면 記憶力이나 數學 計算力 等 認知機能이 10~20% 向上된다”며 “萬若 이 技術이 大學 入試나 考試를 앞둔 受驗生에게 適用된다면 社會的으로 不公正이 發生하게 된다”고 말했다. 이어 林 敎授는 “富者들의 專有物이 되면 兩極化가 深化될 뿐 아니라, 强制的으로 揷入받아야 하는 狀況이 發生할 수도 있다”고 憂慮했다. 正常的인 政府라면 安全性이 檢證되더라도 非障礙人에게는 이런 BCI 適用을 不許할 것이라는 게 林 敎授의 見解다. 林 敎授는 서울대 電氣情報工學部를 卒業하고 같은 大學院에서 碩博士學位를 받았다. 美國 미네소타州立臺에서 BCI를 硏究한 後 國內로 돌아와 2011年부터 한양대 工科大學 바이오메디컬工學專攻 敎授로 在職 中이며, 國內 最初로 BCI를 硏究하기 始作했다. 林 敎授를 最近 硏究室에서 만나 國內外 BCI 技術 水準을 診斷하고 BCI 産業이 나아갈 方向에 對해 짚어봤다.

美國 빅테크度 BCI 硏究 뛰어들어

現在 BCI 分野에서 가장 앞선 技術은 무엇인가.

“머릿속에서 말하면 腦波를 딥러닝으로 分析해 音聲으로 合成하는 스피치 BCI다. 스피치 BCI는 2019年 처음 硏究 結果가 發表됐고, 韓國에서는 2021年부터 硏究가 始作됐다.”

BCI 商用化를 위해 어떤 硏究가 進行되고 있나.

“浸濕型 BCI는 腦電症 患者에게 適用하는 反應型 神經刺戟이 代表的이다. 發作을 腦波로 豫測해 腦에 미리 電氣刺戟을 줘 發作을 막는 技術인데, 이미 患者들에게 適用되고 있다. 非侵襲型 BCI는 헤드밴드 形態로 主로 出市된다. 캐나다 인터렉슨은 冥想을 돕는 裝置 ‘뮤즈’를 선보였다. 스마트폰과 連結된 헤드밴드를 着用하면 빗소리가 나는데, 마음이 가라앉으면 빗소리가 漸漸 줄어들다가 새 소리가 나기 始作한다. 反對로 雜생각이 많아지면 빗소리가 漸漸 거세지다가 천둥번개가 친다. 필립스는 딥슬립 헤드밴드를 내놓았다. 腦波로 水面 段階를 알아낸 뒤 더 깊이 잠들도록 소리 刺戟을 주는 裝置다.”

國內에 出市된 BCI 製品도 있나.

“現代모비스는 腦波를 利用해 運轉者의 注意力 減少를 알려주는 ‘엠브레인’을 내놨다. 귀걸이 形態로 귀에서 腦波를 測定해 注意力이 떨어지면 알람이 울린다. LG電子는 最近 熟眠을 誘導하는 이어버드 形態의 ‘브리즈’를 出市했다.”

뉴럴링크가 선보인 BCI 칩은 어떻게 評價하나.

“뉴럴링크는 後發 走者지만 旣存과 比較해 安全性이 높고 精密하다는 點에서 肯定的으로 評價한다. 뉴럴링크는 安全性을 높이기 위해 旣存에 使用하던 딱딱한 바늘 電極 代身 실처럼 휘어지는 電極을 開發했다. 腦는 머리가 움직일 때마다 따라 움직이는데, 이때 電極이 딱딱하면 腦에 微細한 傷處를 낸다. 뉴럴링크의 失 形態 電極은 柔軟해 腦가 움직이더라도 傷處를 내지 않는다는 長點이 있다.”

뉴럴링크는 어떤 方法으로 精密度를 높였나.

“旣存 微細電極 配列 揷入에서는 電極을 100個假量 使用했는데 뉴럴링크는 1024個 電極에서 腦波를 읽는다. 大略 10倍 많은 情報를 얻을 수 있는 것이다. 結果的으로 뉴럴링크가 旣存 技術을 좀 더 安全하고 精密하게 업그레이드했다는 點에서 革新이라고 評價한다.”

最近 머스크뿐 아니라 마크 저커버그, 제프 베이조스 같은 빅테크 리더들도 BCI 硏究에 뛰어들고 있는데 왜 그런가.

“BCI 市場 規模가 생각보다 크기 때문이다. 高齡化 社會가 되면서 다양한 障礙를 가진 사람이 增加하고 있다. 또한 精密한 電流를 腦에 흘려보내 治療하는 電子藥은 腦疾患뿐 아니라, 憂鬱症·강박증 같은 精神疾患 分野에도 適用된다. 이처럼 巨大한 市場에 빅테크 企業이 投資하는 것은 當然해 보인다.”

머스크는 “人間이 AI에 支配받지 않기 爲해 BCI를 발전시켜야 한다”고 主張한다.

“머스크가 그런 얘기를 한 것은 사람들의 關心을 끌기 위한 意圖로 보인다. 그래야 優秀한 人材도 많이 모이고, 投資도 받을 수 있지 않겠나. 萬若 旣存처럼 障礙人 治療用으로 BCI를 開發한다고 말했다면 關心을 끌지 못했을 것이다. 한便으로는 電氣車, 民間宇宙船을 만든 머스크라면 眞짜 텔레파시를 꿈꿀 수도 있다는 생각이 든다. 現 技術로는 不可能하지만 100年이 지난 뒤에는 알 수 없는 일이다.”

언젠가는 텔레파시도 可能하다는 말인가.

“現在 BCI는 腦波를 解讀하는 것이 아니라 딥러닝韓 데이터에 맞는 結果를 내놓는 方式인데, 텔레파시가 可能하려면 腦에서 나오는 모든 信號를 컴퓨터가 解讀해야 한다. 萬若 컴퓨터가 腦波를 完璧하게 解讀하고, 腦가 理解하는 言語로 變換해 腦에 다시 注入하는 一種의 컴파일이 된다면 텔레파시도 可能할 수 있다. 다만 現在까지 컴퓨터는 腦波가 무엇을 의미하는지 全혀 모른다. 이는 AI가 自我를 갖고 ‘테미네李터’나 ‘매트릭스’처럼 人間을 支配하겠다는 欲望을 갖는 段階와 비슷하다. 萬若 그 程度로 AI 技術이 發展한다면 그 技術을 使用해 腦波도 解讀할 수 있지 않을까 싶다. 아직은 白紙 狀態다.”

그렇다면 向後 BCI가 다른 産業에 浸透될 可能性은 낮다고 보나.

“非障礙人에게 適用될 可能性이 거의 없어 勞動 環境이나 社會 全般에 影響을 미치지는 않을 것이다. 그렇다고 硏究開發에 손을 놓고 있으면 技術 從屬이 될 수밖에 없다. 倫理的 問題를 떠나 國內에서도 活潑하게 硏究開發이 이뤄져야 한다.”

韓國 非侵襲型 BCI 技術 世界的 水準

國內에는 BCI 硏究팀이 어느 程度 있나.

“大略 10個 硏究팀이 硏究를 進行하고 있다. 韓國은 非侵襲型 BCI 分野에서 世界的 水準이다. 다만 浸濕型 BCI는 非侵襲型 BCI 硏究와 比較해 技術 隔差가 크다. 韓國에서는 사람을 對象으로 浸濕型 BCI 臨床試驗을 하지 못하기 때문이다.”

그렇다면 國內에서는 浸濕型 BCI 硏究가 어떤 方式으로 이뤄지나.

“國內에서 浸濕型 BCI 硏究를 始作한 것은 5年 程度밖에 안 됐다. 最近 가톨릭관동대가 원숭이를 對象으로 浸濕型 BCI 實驗에 成功했다. 普通 臨床試驗은 사람 前 段階로 원숭이를 對象으로 施行되는데, 그 段階가 成功한 것이다. 國內에서 사람 對象의 浸濕型 BCI 實驗은 腦電症 患者에게만 可能하다. 腦電症 患者는 手術에 앞서 手術 部位를 正確히 매핑하기 爲해 頭蓋骨을 열고 電極을 揷入하는 過程을 거친다. 그 狀態로 한 2株를 지내는데, 그 期間에 BCI 實驗이 進行된다.”

國內에서는 언제쯤 BCI 臨床試驗이 可能할까.

“現在 韓國은 浸濕型 BCI에 對한 安全 規定 自體가 없어 臨床試驗이 不可하다. 다만 지난해 保健福祉部가 7代 規制 革新 分野에 BCI를 包含했다. 現在 BCI 臨床試驗 規制 緩和를 위한 論議가 進行되고 있어 早晩間 臨床試驗이 可能할 것으로 보인다. 技術 隔差가 벌어지는 狀況에서 只今이라도 規制 緩和를 始作한 것은 多幸이다.”

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