머릿속으로 상상하는 것 만으로 로봇을 움직일 수 있다면 어떨 것 같나요? 손을 쓰지 않아도, 말하지 않아도, 생각만으로 컴퓨터나 기계를 조종할 수 있는 기술이 있다면, 반복적인 업무는 로봇이 대신 해주고 우리는 지금보단 좀 더 여유로운 삶을 보낼 수 있을 것 같다는 생각도 듭니다. 그리고 이런 미래가 머지않았다고 느껴지기도 합니다. 생각만으로 로봇 혹은 외부기기(컴퓨터)를 제어하고 기계가 받은 정보를 우리의 뇌로 받아들이는 것. 그것이 바로 뇌-컴퓨터 인터페이스(Brain-Computer Interface, BCI) 기술입니다.
◈ 뇌-컴퓨터 인터페이스란?
뇌-컴퓨터 인터페이스는 사람의 뇌에서 나오는 신호를 직접 읽고 해석해서, 컴퓨터나 기계와 연결하는 기술입니다. 영어로는 Brain-Computer Interface, 줄여서 BCI라고 부릅니다.
사람이 어떤 생각을 하거나 움직이려고 할 때, 뇌 속에서는 전기 신호가 생깁니다. 이 전기 신호는 머리카락보다 얇은 신경세포(뉴런)들이 전기처럼 신호를 주고받으면서 발생하는데요, 이 신호를 컴퓨터가 읽고 이해할 수 있다면, 생각을 행동으로 바꿀 수 있게 되는 것입니다.
예를 들어, ‘오른손을 들고 싶다’는 생각을 하면, 운동을 담당하는 뇌 부위에서 특정한 신호가 생기게 됩니다. 이 신호를 컴퓨터가 분석해서 ‘오른손을 들라는 명령’으로 바꾸면, 로봇 팔이 실제로 움직이게 되는 원리입니다.
◈ BCI 기술의 종류는 무엇이 있을까?
BCI 기술은 '어떻게 뇌 신호를 얻느냐'에 따라 여러 가지로 나뉩니다.
- 비침습형 (Non-invasive)
머리에 특수한 전극이 달린 모자나 헬멧을 쓰는 방식입니다. 이 방법은 수술을 하지 않아도 되기 때문에 안전하지만, 신호가 약하고 정확도가 낮을 수 있습니다.가장 대표적인 기술은 EEG(뇌파 측정기)입니다. EEG는 뇌에서 나오는 전기 신호를 머리 밖에서 감지하여, 뇌가 어떤 생각을 하고 있는지 분석할 수 있습니다. 하지만 뇌의 바깥에서 신호를 읽기 때문에 신호가 약하고, 잡음이 섞이기도 하여 정확도가 떨어질 수 있는 단점이 있습니다. - 침습형 (Invasive)
이 방법은 머리뼈 안쪽, 즉 뇌 속에 전극을 직접 심는 방식입니다. 수술이 필요하지만, 아주 정확하고 강한 신호를 얻을 수 있습니다. 뇌수술 환자들이나 중증 장애 환자들을 위한 실험에 종종 사용됩니다. 예를 들어, 2006년 미국에서는 전신이 마비된 환자가 머리에 전극을 심고, 자신의 생각만으로 컴퓨터 커서를 움직이는 데 성공한 사례도 있습니다.
◈ 어디에 사용될 수 있을까?
BCI 기술은 개발 초기에 ADHD 아동이나 중증 신경 장애를 앓고 있는 사람들의 삶의 개선을 위한 의료적인 목적으로 많이 활용되었습니다. 허나 지금은 뇌파 연구 및 기술 활용 확대에 힘입어 발전을 거듭하고 있습니다. 지금도 꾸준히 연구중인 BCI 기술은 어디에 활용될 수 있을까요?
- 신체장애 보조기술
BCI는 신체를 움직이기 힘든 사람들에게 새로운 희망이 되고 있습니다. 예를 들어 전신 마비 환자가 뇌파를 이용해 휠체어를 조종하거나, 화면에 글씨를 쓰는 것이 실제로 가능해졌습니다. 손을 쓰지 못해도, 생각만으로 기계와 소통할 수 있는 것입니다. - 게임과 가상현실(VR)
게임에서도 뇌파를 이용한 조작이 시도되고 있습니다. 뇌파를 읽는 장치를 쓰고 게임을 하면, 손을 쓰지 않고 캐릭터를 움직일 수 있습니다. 가상현실(VR)에서도 생각으로 물건을 옮기거나 문을 여는 등의 상호작용이 가능해질 것입니다. - 로봇 제어
BCI를 이용해 로봇 팔이나 드론을 조종하는 연구도 활발합니다. 사용자가 ‘앞으로 가’라고 생각하면, 드론이 앞으로 나는 식입니다. 이 기술은 군사, 산업, 구조 활동 등 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다.
◈ 놀라운 실험들
- 엘론 머스크의 ‘뉴럴링크(Neuralink)’는 돼지의 뇌에 전극을 삽입하고, 돼지가 걷거나 멈출 때 생기는 뇌파를 실시간으로 모니터링하는 데 성공했습니다.
- 최근에는 원숭이에게 BCI를 연결해, 생각만으로 컴퓨터 화면 속 공을 움직이게 하는 실험도 있었습니다. 이 원숭이는 ‘조이스틱’ 없이도 공을 움직이는 법을 학습했다고 합니다.
BCI는 더 이상 공상과학 영화 속 이야기가 아닙니다. 실제로 작동하고 있으며, 매년 놀라운 발전을 거듭하고 있는 현실의 기술입니다. 장애인을 도울 수도 있고, 우리의 일상을 더 편리하게 만들 수도 있습니다. 그러나 이 기술이 더 널리 사용되기 위해서는 아직 해결해야 할 문제들이 많습니다.
다음 포스팅에서는 BCI 기술의 한계점, 윤리적인 고민, 그리고 앞으로 어떤 미래를 가져올 수 있을지에 대해 알아보겠습니다.
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