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이제 생각만으로 사물을 움직일 수 있다 ! BCI 기술

2015. 5. 7. 09:50

안녕하세요. LG CNS 대학생 기자단 4기 이 덕입니다. 


2013년에 개봉한 퍼시픽 림(Pacific Rim)이라는 영화를 아시나요? 이 영화에는 우리의 눈을 사로잡는 기술이 한 가지 등장합니다. 바로 괴수와 싸우는 로봇을 뇌파로 조종하는 것인데요. 이 기술은 공상과학 영화에만 등장하는 허무맹랑한 기술만은 아니라고 합니다. 영화 속 뇌파 조종은 BCI(Brain Computer Interface)라는 이름으로 불리는데요. 최근에는 상용화 가능성이 높아지며 크게 주목받고 있습니다. 오늘은 뇌파 조종 기술인 BCI의 원리와 발전 가능성에 대해 알아보겠습니다. 



BCI(Brain Computer Interface)기술이란 뇌파를 이용해 기계나 컴퓨터를 조작하는 기술을 말합니다. 쉽게 설명하면 뇌와 컴퓨터 간의 통신이라 할 수 있는데요. 우리가 컴퓨터를 조작하기 위해서는 마우스나 키보드를 이용하거나, 화면을 직접 터치하여야만 합니다. 하지만 뇌파로 기기를 조작하는 BCI 기술을 사용하면 어떤 신체적 움직임 없이 생각하는 것만으로 명령을 내리고 기기를 움직이게 할 수 있습니다. 


BCI 기술이 동작하기 위해서는 먼저 뇌파를 인식하는 장치가 필요합니다. 이 장치는 뇌파신호를 가져와 그 특징을 추출하게 됩니다. 이후, 컴퓨터가 인식할 수 있는 신호화 과정을 거쳐 컴퓨터를 제어하게 됩니다.

<BCI 기술 동작 프로세스 (출처: http://www.etsu.edu/cas/bcilab)>


뇌파를 통해 컴퓨터를 조작하는 BCI가 처음 개발된 이유는 신체가 불편한 장애인이나 ADHD(Attention Deficit/Hyperactivity Disorder, 주의력결핍/과잉행동장애) 아동을 위해서입니다. 한국과학기술원의 정재승 교수는 시냅스와 뉴런이 뇌 기능을 수행하는 과정은 컴퓨터의 연산처리 기능과 유사하다고 이야기했는데요. 따라서 뇌로부터 신호를 받아서 분석하고 소통하는 마이크로프로세서를 만들 수 있다고 합니다. 


실제로 뇌파는 컴퓨터 인터페이스로써 몇 가지 장점을 가지고 있습니다. 첫 번째는 뇌파는 우리의 생체에서 직접 발생하는 신호이기 때문에 특정 동작없이 컴퓨터를 작동시킬 수 있다는 것입니다. 두 번째는 두피에 시술하지 않는 비침습형 방식을 이용하기 때문에 인체에 아무런 해가 없다는 점이죠. 마지막으로, 뇌파 정보를 실시간으로 제공 받아 사용할 수 있어 응답 속도의 차이를 줄일 수 있다는 것입니다. 


물론 장점만 있는 것은 아닙니다. 뇌파를 컴퓨터로 전송되는 과정에서 뇌파 정보의 손실이 발생할 수 있다는 점인데요. 이 때문에 정보 분석이 어려울 수 있습니다. 또한, 비침습형 방식의 경우, 뇌 외부에서 뇌파를 측정하기 때문에 외부 전파와 같은 요인으로 오류가 발생할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, BCI 기술은 기술 확장성이 높아 가장 주목받는 차세대 기술로 꼽히고 있습니다. 


BCI 기술은 뇌파를 측정하는 부위와 활용 뇌파의 특징에 따라 분류할 수 있습니다. 우선, 뇌파 측정 부위에 따라 침습형 방식과 비침습형 방식으로 나눌 수 있습니다. 활용 뇌파의 특징에 따라서는 뇌파 유도형과 뇌파 인식형으로 구분되는데요, 세부적인 특징과 사례는 아래 표를 통해서 확인하실 수 있습니다.

<BCI 기술 분류와 특징 (출처: 한국 콘텐츠 진흥원)>


BCI 기술은 앞서 언급해드린 의료 분야 외에도 게임, 전기 전자 등 다양한 분야에서 무궁무진한 활용도를 가질 수 있을 것으로 예상합니다. 그 중 가장 주목 받는 분야는 역시 의료분야입니다. 아래 영상을 보시면 BCI 기술이 장애인들에게 어떠한 미래와 가능성을 열어주는지 확인하실 수 있습니다.


<Thought control of robotic arms using the BrainGate system (출처: NIHNINDS)>


영상에서 알 수 있듯, 선천적인 장애나 사고로 팔을 잃은 사람들에게 로봇 팔을 장착하여 실제 손가락을 조작하는 것과 같은 정교한 움직임을 부여할 수 있습니다. 완전한 팔은 아니지만, 자신의 의지대로 움직일 수 있는 손이 생긴다는 것, 정말 꿈만 같은 일일 것 같습니다.


<Second Sight EN 2012 Argus II Retinal Prosthesis System Artificial Retina Bionic Eye

(출처: SecondSightEurope)>


다음 영상은 초소형 영상 카메라를 이용한 인공 눈 시스템을 소개하는 영상인데요, 영상 카메라를 시신경에 직접 연결해 영상을 뇌로 인식하게 하는 시스템입니다. 


<Mind Control Game (출처: CBS News)>


BCI 기술이 꼭 장애인만을 위해 활용되는 것은 아닌데요, 영상 속 제품은 장난감 업체인 매텔(Mattel)이 개발한 뇌파 게임 제품 마인드플렉스(Mindflex)입니다. 이 제품은 뇌파로 공을 움직이거나 두 사람이 뇌파 게임을 즐길 수 있습니다. 이외에도 BCI 기술은 비침습형 방식 기계를 통해 가상 캐릭터를 뇌파로 조정하거나, 공을 들어올리는 장난감 등을 통해 ADHD 치료에 활용되고 있습니다.


영화 속 일로만 느껴지던 마인드 콘트롤이 BCI 기술을 통해 현실화되고 있다는 사실이 아주 흥미로운데요. BCI 기술은 소외된 계층에게 편리함과 유익함을 제공한다는 측면에서 그 의미가 더 크다는 생각이 듭니다. 


미국 MIT 대학과 세계경제포럼 등에서 BCI 기술을 세계 10대 유망 기술로 선정하기도 하였는데요. 이처럼 향후 활용도가 높은 만큼 중요한 것은 안정성이 아닐까 생각합니다. 특히, BCI 기술은 사람의 인체에 직접 적용되기 때문에 기술과 윤리적 문제에 직면할 가능성이 높은데요. 인간의 마음을 읽는 기술인 BCI 기술은 인간에 대한 예의가 바탕이 되었을 때 비로소 가장 긍정적인 결과를 만들어낼 수 있을 것입니다. 



Posted by IT로 만드는 새로운 미래를 열어갑니다 LG CNS

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