[素部裝 스타트업] 지브레인 "머스크의 뉴럴링크? 저희 技術이 더 뛰어납니다"

東亞닷컴
入力 2022年 2月 25日 14時 09分

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지난 2019年日本이 우리나라를 對象으로 奇襲的인 半導體分野所在·部品·裝備(以下素部裝) 輸出規制를 斷行했다. 半導體生産에 必須的인 素部裝供給이 막히면서, 國內半導體産業이 송두리째 흔들릴 수 있다는 不安感이 커졌다. 當時政府는 이 危機를 素部裝國産化와 多邊化로 突破하고자 했다. 이에 素部裝獨立을 宣言하고, 이듬해인 2020年에는 素部裝企業育成, 特化團地造成等의 內容을 담은 ‘素部裝 2.0 戰略’도 樹立했다. 輸出規制事態가 特定國家에 素部裝供給을 依存하는 産業構造로는 安定的成長을 保障할 수 없다는 事實을 일깨우는 契機가 된 셈이다.

이러한 흐름의 一環으로 中小벤처企業部는 지난 2020年부터 ‘素部裝 스타트업 100’이란 이름으로 素部裝企業育成事業을 펼치고 있다. 素部裝自立에 寄與할 수 있는 스타트업을 每年 20個씩 選定해, 오는 2025年까지 100個企業을 育成하는 게 目標다. 選定된 企業들은 事業化資金, 멘토링, 硏究開發等을 支援받는다. 서울創造經濟革新센터는 이 ‘素部裝 스타트업 100’ 事業 첫해부터 꾸준히 主管機關으로 參與하고 있으며, 지난해에도 最終 8個企業을 選定해 支援하고 있다. 8個企業中融合바이오 分野優秀企業으로 뽑힌 지브레인(Gbrain)을 만나봤다.

未來技術 BCI의 限界, 新素材 ‘그래핀’에서 解法을 찾다

지브레인 양성구 대표(오른쪽)와 김병관 대표. 출처=IT동아 — 지브레인 양성구 代表(오른쪽)와 김병관 代表. 出處=IT東亞

지난해 4月全世界 눈길을 社로 잡은 원숭이가 있다. 테슬라 CEO인 일론 머스크가 設立한 스타트업 ‘뉴럴링크’가 公開한 映像 속 원숭이다. 이 원숭이는 映像에서 별다른 入力裝置 없이 생각만으로 簡單한 컴퓨터 게임을 造作했다. 이렇게 원숭이가 생각만으로 게임을 할 수 있었던 건 腦에 移植한 컴퓨터 칩 德分이다. 원숭이가 게임을 造作하고자 할 때 腦에서 發生하는 電氣的信號를 칩이 直接 읽어낸 것이다. 이렇게 腦와 컴퓨터가 直接疏通할 수 있게 하는 裝置를 腦-컴퓨터 인터페이스(Brain-Computer Interface, BCI)라고 한다. 範疇를 컴퓨터에 限定하지 않고 腦-機械 인터페이스(Brain-Machine Interface, BMI)라고도 부른다.

話題를 몰고 다니는 일론 머스크의 이름값 德分에 더 關心을 받긴 했지만, 이런 試圖는 뉴럴링크가 唯一하지도 않고 처음도 아니다. BCI 硏究는 이미 70年代부터 꾸준히 이어져왔다. 特히 醫療分野에서의 硏究가 活潑하다. BCI로 腦波를 읽어 腦疾患을 診斷하고 治療할 수 있을 뿐만 아니라, 腦로 直接操縱하는 電氣義手나 義足等人工身體도 實現可能하다. 하지만 이를 實際商用化가 可能한 水準까지 具現하려면 아직까지는 넘어야 할 山이 많다.

BCI를 뇌에 심은 원숭이가 생각만으로 게임을 조작하고 있다. 출처=뉴럴링크 — BCI를 腦에 심은 원숭이가 생각만으로 게임을 造作하고 있다. 出處=뉴럴링크

먼저 腦에 심는 電極의 生體安定性을 確保하는 게 必須的이다. 旣存에 흔히 使用되던 方式은 電極을 腦에 찔러넣는 方式이다 보니 或是人體에 미칠지도 모를 惡影響, 卽生體毒性問題로부터 자유롭지 못하다. 實際로 最近 뉴럴링크의 實驗에 動員된 원숭이 23마리 中 15마리가 後遺症으로 斃死했다는 論難이 불거지기도 했다. 지브레인 양성구 代表는 電極을 腦에 直接 심어넣는 方式에서 비롯한 腦細胞損傷, 生體毒性等이 問題가 됐을 것이라고 推測한다.

양성구 代表는 그런 點에서 지브레인이 뉴럴링크보다 뛰어난 솔루션을 지녔다고 自負한다. 그는 現職 인천대학교 生命工學部敎授이자 이 分野專門家다. 學校에서도 腦疾患을 診斷하고 治療하는 醫療機器를 만드는 일을 했었다. 本人의 專攻 및 硏究分野를 그대로 事業化한 셈이다. 共同代表를 맡은 김병관 代表도 分子生物學을 專攻하고 美國國立保健院硏究員 지냈으며, 셀트리온에서 企劃·製造業務를 擔當한 專門家다.

技術力에 對한 이들의 自負心은 그냥 나오는 게 아니다. 지브레인은 旣存電極의 限界를 그래핀 所在電極로 克服한다. 社名도 ‘腦 속의 그래핀(Graphene in Brain)’이란 말에서 따왔다. 그만큼 核心이 되는 技術이다. 그래핀은 가볍고 튼튼하면서도 柔軟하고 傳導率度 높다. 여러 分野에서 注目받는 新素材다. BMI 分野에서도 亦是나 活用度가 높다. 그래핀으로 만든 지브레인의 電極은 腦細胞에 直接 찔러 넣는 代身腦表面에 있는 腦膜 위에 얇게 펼치는 形態다. 腦細胞를 貫通하지 않기에 安全하면서도 높은 解像度로 腦波를 記錄할 수 있다.

지브레인 기술의 핵심인 그래핀 소재 전극. 출처=IT동아 — 지브레인 技術의 核心인 그래핀 所在電極. 出處=IT東亞

이렇게 電極이 읽어들인 腦波는 頭蓋骨 바깥에 位置한 超小型無線通信 칩으로 電送된다. 이 칩은 아날로그 形態의 腦信號를 컴퓨터가 處理할 수 있는 디지털 데이터로 變換하는 役割을 한다. 이렇게 蒐集한 데이터를 醫療機關에서 分析하면 腦疾患을 診斷하는 게 可能하다. 腦에 異常이 있으면 腦波도 頂上腦波와는 區別되는 特異한 形態를 띠기 때문이다.

지브레인은 이처럼 그래핀 電極과 無線通信 칩이라는 核心技術을 中心으로 腦疾患을 常時診斷하고 治療할 수 있는 ‘腦疾患 올인원 케어 솔루션’을 開發하고 있다. 그래픽 電極과 超小型無線通信 칩으로 蒐集한 데이터는 손목 밴드 形態의 機器로 電送해 貯藏한다. 이를 醫療機關에 提出하면 빠르고 簡單하게 診斷할 수 있는 方式이다.

전극이 받아들인 뇌파는 초소형 무선통신 칩에서 디지털 데이터로 변환된다. 출처=IT동아 — 電極이 받아들인 腦波는 超小型無線通信 칩에서 디지털 데이터로 變換된다. 出處=IT東亞

腦波 데이터를 손목에 着用한 機器로 電送할 때 人體通信을 活用한다는 點도 지브레인만의 技術的差別點이다. 人體通信이란 生體電流를 利用해 데이터를 電送하는 技術이다. 人間의 몸이 하나의 通信回路가 되는 셈이다.

‘올인원 케어’라는 名稱처럼 지브레인의 솔루션은 診斷뿐만 아니라 治療까지 한 番에 可能하다. 먹는 藥이나 別途의 外科施術없이 治療效果가 있는 電氣刺戟을 電送하는 方式이다. 이른바 ‘電子薬’이다. 治療刺戟 프로그램을 손목 밴드에 入力해두면, 症狀이 發現했을 때 治療刺戟을 卽刻適用할 수 있다. 效果도 瞬息間에 나타난다. 쥐를 對象으로 實驗한 結果, 發作을 일으키며 몸을 가누지 못하던 쥐에게 治療刺戟을 加하자 瞬息間에 精神을 차리고 몸을 일으켰다.

진단부터 치료까지 한 번에 가능한 지브레인의 ‘뇌 질환 올인원 케어 솔루션’. 출처=지브레인 — 診斷부터 治療까지 한 番에 可能한 지브레인의 ‘腦疾患 올인원 케어 솔루션’. 出處=지브레인

2019年 8月創業한 지브레인은 現在腦疾患 올인원 케어를 事業化하는 걸 目標로 硏究開發에 한창이다. 現在仁川南東인더스파크에 올해 3月完工을 目標로 GMP(Good Manufacturing Practice, 優秀醫藥品製造·管理基準) 引證施設을 짓고 있으며, 食藥處認證節次가 마무리된 以後인 올해 末 즈음부터는 臨床試驗을 始作할 豫定이다.

기나긴 臨床試驗을 課程 거쳐 認證을 받아야 비로소 그 結實이 世上에 빛을 보는 바이오 産業特性上當場商用化가 可視圈에 들어있지는 않지만, 그 潛在力은 相當하다. 腦卒中, 腦電症, 파킨슨病等腦疾患治療에 利用되는 電子薬은 現在腦心府刺戟機(Deep Brain Stimulator, DBS), 反應型神經刺戟機(Responsive Neurostimulation, RNS), 警두個自己刺戟機(Transcranial Magnetic Stimulation, TMS), 美洲神經刺戟機(Vagus Nerve Stimulator, VNS) 等이 市中에 있다. 市場調査機關 리포트링커에 따르면 이를 모두 包含하는 神經刺戟機의 全世界市場規模는 지난 2020年基準 72億 달러(藥 8兆 6千億 원)이었으며, 오는 2027年까지 約 156億 달러(18兆 8千億 원)로 成長할 것으로 展望했다.

旣存電子薬들은 아직까지는 費用負擔이 높고 深刻한 副作用事例가 잦다. 이 때문에 다른 方法으로는 事實上可望이 없는 重症以上의 患者에게만 制限的으로 活用되고 있는 狀況이다. 지브레인은 現在構想하고 있는 腦疾患診斷 및 治療 솔루션이 完成되면 이러한 費用負擔과 副作用을 劃期的으로 줄일 수 있을 것으로 期待하고 있다. 그래핀이라는 素材特性을 活用해 注射器注入方式施術을 開發함으로써 電極을 심을 때 必要한 複雜한 外科手術도 簡素化할 수도 있다. 무엇보다도 事實上全量輸入에 依存하는 腦疾患治療用醫療機器市場의 國産化에도 寄與할 수 있다.

지브레인 양성구 대표. 출처=IT동아 — 지브레인 양성구 代表. 出處=IT東亞

서울創造經濟센터가 融合바이오 分野優秀素部裝 스타트업으로 지브레인을 選擇한 것도 이런 潛在力을 알아봤기 때문이다. 양성구 代表는 지난해 素部裝 스타트업에 選定된 後 많은 變化가 있었다고 말했다. 選定消息이 알려지자 여러 곳에서 關心을 갖고 連絡을 해왔다. 그 關心이 投資로도 이어져, 30億 원 規模 시리즈 A 投資를 誘致했다. 中小벤처企業部의 投資型技術開發事業인 ‘스케일업 팁스(TIPS)’에도 選定됐다.

지브레인은 當場은 腦疾患診斷 및 治療用醫療機器市場을 開拓하는 게 目標지만, 長期的으로는 그 너머까지 내다보고 있다. 뉴럴링크가 公開한 원숭이처럼, 지브레인의 BCI 技術을 活用하면 事物을 腦로 直接操縱하는 것도 可能하다. 이렇게 생각만으로 外部機器를 制御하거나 他人과 疏通할 수 있는 雙方向神經 인터페이스를 우리 産業通商資源部는 ‘브레인 투 엑스(Brain to X, B2X)라고 指稱한다. 생각만으로 집에 있는 電子製品을 造作하거나, 自動車를 運轉하는 것도 언젠가는 可能해질 수 있다.

하지만 當場 이 技術의 수혜를 가장 크게 누릴 수 있는 건 障礙人들이다. 腦神經과 直接連結할 수 있는 人工身體機關을 만들 수 있기 때문이다. 義手나 義足은 勿論이고, 音聲이나 聽覺, 視角等도 언젠가는 代替할 수 있다. 實際로 지브레인은 지난 2020年부터 産業通商資源部가 推進하는 ‘알키미스트 프로젝트’ 一環으로 ‘陰性意思疏通을 위한 完全移植型閉回路 Brain to X 開發’이라는 課題에 參與하고 있다. BCI를 活用해 듣거나 말하지 못하는 障礙人들이 疏通할 수 있게 하는 技術이다.

實現된다면 귀에 있는 受信機가 音聲을 腦로 直接傳達하거나, 턱에 있는 스피커 形態裝備가 腦波를 읽어 말하고자 하는 內容을 再生하는 것과 같은 일도 可能해진다. 서울대, 연세대, 江原大, 高麗大, 인천대 等이 共同參與하고 있는 이 課題에서 지브레인도 한軸을 맡고 있다. 알키미스트(Alchemist, 鍊金術師)라는 프로젝트 이름처럼 成功하면 革新的結果를 불러오지만, 매우 挑戰的인 課題이기도 하다. 現在音聲을 腦波로, 腦波를 音聲으로 變換하는 데 成功함으로써 可能性을 確認한 段階다. 앞으로 解像度를 높이고, 變換過程을 實時間으로 處理할 수 있게 한다면 課題達成이 눈앞까지 다가온다.

지브레인 김병관 대표. 출처=IT동아 — 지브레인 김병관 代表. 出處=IT東亞

양성구 代表와 김병관 代表는 B2X와 같은 技術이 一般大衆들에게까지 普及될 수 있으려면 더 많은 企業들이 이 分野에 뛰어들어야 한다고 말한다. 아직까지는 B2X를 위해 腦에 電極과 칩을 심는 施術을 선뜻 받을 사람들은 많지 않다. 一部에선 이러한 施術負擔을 理由로 頭蓋骨外部裝置를 活用하는 方法도 考案中이지만 絶緣體인 頭蓋骨을 사이에 두고 있는 限, 限界가 明確하다. 結局施術을 甘受할 만큼 一般大衆들이 얻을 수 있는 惠澤이 커질 수 있도록 技術을 발전시켜야 한다는 뜻이다.

“B2X로 事物을 調節하는 技術들은 아무래도 諸般技術들이 조금 더 있어야 합니다. 저희만으로는 不足하죠. 그래서 저희는 뉴럴링크와 같은 會社들이 더 많이 생기길 願합니다. 大衆들의 認識改善, 技術發展을 같이 해나가야 합니다. 그러는 동안 저희도 저희 나름대로 醫療機器分野에서 安定性과 技術力을 쌓을 計劃입니다. 그러다 보면 大衆들도 이 技術을 必要로 할 날이 생각보다 今方 올 것이라 믿습니다.” 金代表 말에 이어 양성구 代表가 自信感 넘치는 말套로 덧붙였다. “競爭에서 恒常 앞설 自身이 있기 때문에 따라오는 走者들이 많이 있어도 괜찮습니다.”

東亞닷컴 IT專門 권택경 記者 tikitaka@donga.com