국과위, 뇌-기계 인터페이스 기술이 열어가는 미래의 명암을 평가하다


국가과학기술위원회(위원장 김도연)와 한국과학기술기획평가원(원장 이준승)가 「뇌로 움직이는 미래 세상 : 뇌-기계 인터페이스(BMI : Brain-Machine Interface)」*를 대상으로 한 ‘2011년도 기술영향평가’ 결과를 발표하였습니다.

* 뇌와 기계(컴퓨터) 사이 정보 교환이 일어나게 하는 BMI(Brain-Machine Interface) 기술 및 뉴로피드백과 대상기술로 야기되는 뇌 융합연구 등

@Ryan Somma / http://www.flickr.com/photos/ideonexus/3299095600


「기술영향평가」에서는 새로운 과학기술의 발전이 미래에 미치는 영향을 사전에 평가하여 그로 인한 긍정적 효과를 강화하고 부정적 효과를 사전에 방지하기 위한 정책적 제언을 도출하는데요, 「2011년도 기술영향평가」에서는 기술분야와 사회과학분야 전문가로 구성된 ‘영향평가위원회’와 일반국민을 대상으로 구성된 ‘시민포럼’을 통하여 기술발전에 따른 영향을 평가하고 시기별 정책적 제언을 제시하였으며, 특히 정책 제언의 실효성 제고를 위해 대상기술과 관련된 중장기 계획, 제4차 미래기술예측 등의 종합적 검토를 통해 기술발전 과정을 단계별로 구분하여 결과를 도출하였습니다.

과학기술기본법 제14조 ① : 정부는 새로운 과학기술의 발전이 경제·사회·문화·윤리·환경 등에 미치는 영향을 사전에 평가(이하 “기술영향평가”라 한다)하고 그 결과를 정책에 반영하여야 한다.

2011년 기술영향평가 추진체계


또한 대상기술을 둘러싼 동인들의 불확실성 및 영향력을 평가하여 시나리오를 작성함으로써 다양한 관점에서 대상기술의 파급효과를 도출하였으며, 대상기술로 인한 미래의 긍정적·부정적 영향에 대해 균형 잡힌 시각에서 평가함으로써 긍정적 영향 강화 및 부정적 영향 최소화라는 기술영향평가 본연의 취지를 살렸습니다.

대상기술인 ‘뇌-기계 인터페이스’인간의 뇌를 기계와 연결하여 뇌신경신호를 실시간 해석하여 활용하거나, 외부 정보를 입력하고 변조시켜 인간 능력을 증진시키는 침습 및 비침습적 융합기술로, 뇌파의 측정·분석을 통해 자신의 뇌 활동 상태를 파악하여 실시간 나타나는 뇌파성향이 건강한 패턴을 가지도록 스스로 조절하게 하는 훈련기술인 ‘뉴로피드백(Neurofeedback)을 포함하게 됩니다.

침습적 방식(invasive) : 전극을 뇌 표면 위에 부착하거나 바늘 형태의 전극으로 하나의 신경세포로부터 전기신호를 측정하는 방법
비침습적 방식(non-invasive) : 두피 밖에서 정보를 측정하는 방식으로 뇌파, 자기장, 헤모글로빈 비율 등을 측정하는 방법

또한, 이번 평가에서는 대상기술로 인한 사회 전반의 영향을 평가하기 위해 대상기술과 대상기술이 의료, 교육 등 다양한 분야에 적용된 영향으로 야기되는 뇌 융합연구 등을 종합적으로 검토하였습니다.

‘영향평가위원회’ 의 평가결과에 따르면 뇌 측정 및 해석기술(신경신호측정시스템) 등의 발전으로 뇌에 대한 이해도가 제고될 것으로 보고 있습니다. 단계별로 보자면, 첫째, 융합연구가 활성화 되는 ‘연구개발기(2011~2017)’에는 언론, 영화 등을 통해 대상기술 효과가 과장되게 홍보될 경우 과도한 기대감이 생성되고 부작용이 발생할 수 있으며, 사람에 관련된 분야이기 때문에 기술개발 위주의 육성정책이 시행될 경우 연구개발 과정에서 윤리적 논란이 발생 가능할 것이라고 전망했습니다.
둘째로, 의료, 교육 등 다양한 분야에서 대상 기술이 가시화 되면서 뇌 관련 시장이 형성되고 기업의 상용화 시도가 가속화 되는 ‘기술실현기(2018~2021)’에는 대상기술 기기 사용 시 기술의 안전성 및 정확도 부족으로 부작용이 발생할 경우, 부정적 인식이 확산되고 시장 발전이 저해되며, 뉴로마케팅 등을 통한 개인 정보의 과다・불법 수집 문제가 발생할 것이라고 밝혔습니다.

마지막으로 침습적 대상기술의 사회적 보급, 비침습적 대상기술의 안전성 및 정확도 제고로 대상기술의 활용이 본격화 되는 ‘사회적보급기(2022~2025)’에는 대상기술에 대한 과도한 의존으로 오남용 문제가 발생하며, 소득에 따른 대상기술 활용도 차이로 사회 양극화가 심화될 수 있다고 평가했습니다.

이에 대해 ‘시민포럼’에서는 생체 이식 장치의 안전 관련 문제를 보완하고, 게임 등 엔터테인먼트 산업에서의 무분별한 이용을 규제하여 BMI 관련 기기의 안전을 확보하며, BMI 임상실험에 대한 가이드라인을 사전 제정이 필요하고, 글로벌 시장 진출을 위해 전략 및 정책을 수립하여 시장 주도권을 획득해야 한다는 의견 등을 제시하였습니다.

주요제언

다음으로, 평가결과에 따른 정책적 제언을 살펴보면 다음과 같습니다.
‘연구개발기’에는 대상기술에 대한 긍정적 사회 인식을 유지하고, 연구개발과정에서의 연구윤리의식 확립 안전성 확보 대책을 마련하며, 융합연구 지원과 융합형 인재 양성이 필요하다고 하였으며, ‘기술실현기’에는 개인 프라이버시 보호를 위한 선제적 대책 마련 방안과 국가 차원의 안전 기준, 시장 확대를 위한 기반 마련, ‘사회적보급기’에는 경제 수준 차이가 대상기술의 활용을 저해하지 못하도록 정부 정책 지원이 이루어져야 하고, 대상기술 활용 범죄 대응 체제 등 사회 안전망이 구축되어야 한다는 것입니다.

한편 장진규 국과위 과학기술정책국장은 “미래 국민생활의 편익증진과 산업·기술에 파급력이 큰 것으로 예상되는 기술인 ‘뇌-기계 인터페이스’를 대상으로 한 금번 기술영향평가를 통하여 기술 발전은 더욱 촉진시키면서 부정적 영향을 대비할 수 있는 단초를 마련함으로써 뇌로 움직이는 미래 세상을 향한 안정적이고 밝은 길이 마련될 것으로 기대하고 있다 ”고 밝혔습니다.

「뇌로 움직이는 미래 세상 : 뇌-기계 인터페이스(BMI : Brain-Machine Interface)」와 관련한 보다 자세한 내용은 아래 보도자료를 참고하시기 바랍니다.

 함께 읽기
뇌과학(Brain Science), 그리고 뉴로마케팅(Neuromarketing) : http://nstckorea.tistory.com/422


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뇌과학(Brain Science), 그리고 뉴로마케팅(Neuromarketing)


뇌과학이란 무엇일까? 뇌과학(Brain Science)은 말 그대로 뇌의 신비를 밝혀내서 인간의 물리적, 정신적 기능을 심층적으로 탐구하는 응용학문이다. 1990년대 초반부터 미국·일본 등 선진국을 중심으로 본격적인 연구가 이루어져 온 이 학문은 과학·의학·교육·산업·문화 등 여러 분야에서 응용되어 실질적인 도움을 주기 시작하면서부터 21세기 가장 유망한 학문 중 하나로 급부상하고 있다.

@cmcbrown / http://www.flickr.com/photos/cmcbrown/255625399

뇌과학의 아들, ‘뉴로 마케팅(Neuromarketing)’

  뇌과학이 응용된 분야 중 ‘뉴로 마케팅(Neuromarketing)’이란 것이 있다. 이것은 소비자의 무의식에서 나오는 감정·구매행위를 분석하여 실제 마케팅에 적용하는 21세기 신마케팅 전략기술로, 2000년대 초 처음 등장했다. 뉴로 마케팅은 경제전문잡지 <포춘(Forturne)>에서 ‘미래를 이끌 10대 새 기술’로 선정될 정도로 주목받고 있으며, 대기업 마케팅부에서 너도 나도 배워 가려는 신기술이기도 하다.

구체적으로 뉴로 마케팅의 예를 들어보도록 하자. 오리콘 브랜드전략연구소의 뉴로 마케팅 연구 보고서에 따르면, 일반적으로 소비자는 파랑색보다 빨간색 가격표에 더 강한 반응을 보이고, 10명 중 7명의 소비자가 매장 입구에 들어서면 무의식적으로 오른쪽 길을 선택한다고 한다. 최근, 똑똑한 마케터들이 오른쪽 판매대에 빨간색 가격표가 붙은 자사 제품을 올려두는 이유가 바로 여기에 있다.

  인쇄광고에서 모델은 왼쪽에, 문구는 오른쪽에 부각시키는 것 역시 뉴로 마케팅을 활용한 사례이다. 왼쪽 눈으로 들어온 정보는 감정과 시각정보를 처리하는 우뇌로 가고, 오른쪽 눈으로 들어온 정보는 언어정보를 처리하는 좌뇌로 전달되기 때문에 ‘좌 모델, 우 문구’가 효과적인 메시지 전달을 이끈다.

위험한 뇌과학 #1. ‘인간의 기계화’ 
  하지만 뇌과학은 인간의 실체를 ‘뇌’라는 것에 한정시킬 수 있는 위험의 소지가 있다. 「뇌과학의 함정」의 저자이며 철학자이자 신경과학자인 알바 노에는 자신의 저서에서 “우리의 뇌가 곧 우리인가? 그리고 생각은 뇌 안에만 존재하는가?” 라고 묻는다. 이는 인간의 실체가 뇌에만 국한되어 있는 것이 아니기 때문에 뇌의 작용만을 통해 인간의 모든 행동을 설명하려고 하는 행위는 ‘인간의 행동 = 기계’로 이어지는 부작용을 가져올 수 있다는 것을 의미한다.

위험한 뇌과학 #2. ‘인류의 지배’
  또한 뇌과학은 잘못 악용될 경우 ‘인간’을 넘어서 ‘인류’를 지배할 수 있는 위험 분자를 안고 있다. 물론 대부분의 다른 과학 분야 역시 이런 위험을 가지고 있겠지만, 인간의 사고와 사상을 지배할 수 있다는 측면에서 타 과학 분야에 비해 좀 더 높은 위험성을 안고 있다고 할 수 있다. 그런 점에서 뇌과학의 성장에는 그와 함께할 '올바른 가치관'이라는 동반자가 반드시 필요하다.

뇌과학과 불교의 이색 만남

@dantada Page URL: http://mrg.bz/JvYDqf / Image URL: http://mrg.bz/tgfolC

  미국의 신경심리학자 릭 헨스 & 리처드 맨디우스는 뇌과학과 불교를 융합하려는 시도를 했다. 그들의 저서 ‘붓다 브레인’에서 불교 수행을 보다 과학적으로 하기 위한 여러 가지 방법들을 소개한다. 그간 행해 온 불교 수행 방식보다는 뇌의 활동 체계에 따라서 과학적인 방식으로 불교 수행을 해나가는 것이 신체 건강과 정신 건강에 좋다는 것이 그들의 요지이다.

우리나라 뇌과학 연구는? ‘뇌과학에 IT 더하기’
 

@jkt_de /Page URL: http://mrg.bz/i7MZEv / Image URL: http://mrg.bz/N5TcDU

 최근 뇌연구소들은 뇌과학에 IT를 접목시키려는 연구를 활발하게 진행하고 있다. 뇌과학이 IT에 접목되면, 급부상중인 스마트 기기 역시 기능적으로 한층 더 ‘스마트’ 해질 것이다. 스마트폰으로 뇌파를 직접 촬영하여 담당 의사에게 보내 진료를 받는 등 보다 쾌적한 의료 서비스도 가능해질 것으로 전망된다.

  정부 또한 뇌과학과 IT를 접목시킨 기술 '뇌-신경 IT 융합 뉴로틀’ 6대 미래 산업 선도기술로 선정하고 이를 육성하기 위한 연구 개발에 박차를 가하고 있다. 황창규 지식경제부 전략기획 단장은 작년 2011년 3월 21일 R&D(연구개발) 전략기획단 회의에서 "내년부터 5~7년간 약 1조 5천억 원을 정부와 민간의 1 대 1 매칭 방식으로 투입해 관련 인력을 확충하고 연구개발을 지원하기로 했다"고 밝혔다. 이를 통해 일자리 창출은 물론 우리나라의 뇌과학과 IT가 발빠르게 성장할 것으로 기대된다.

뇌과학이 나아가야 할 방향은?

'뇌과학+뇌철학'

  뇌과학은 양날의 검이다. 바르게 사용할 경우 의료·문화·산업·교육 등의 여러 분야에서 편리하게 사용될 수도 있지만, 그러지 못 할 경우에는 끔찍한 결과를 초래할 수도 있다. 국제 뇌 교육 종합 대학원 총장 이승헌 씨는 "인간의 뇌에 대한 연구는 반드시 뇌에 대한 철학이 수반되어야 한다. '인간의 뇌란 무엇인가', '인간의 뇌를 어떠한 목적으로 활용하고 개발할 것인가', '인간의 가치와 뇌의 가치는 무엇인가?' 등에 대한 질문을 던지고 그 답을 찾는 노력을 해야 한다"고 말한다. ‘미래의 뇌과학’은 뇌과학에 뇌철학이 더해질 때 응용학문으로서 진정으로 빛을 발하게 될 것이다.



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굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기

         당신은 지금 무슨 생각을 하고 있으신가요? 


Facebook 화면

‘지금 무슨 생각을 하고 계신가요?’, 이것은 최근 들어 빠른 속도로 확산되고 있는 SNS인 Facebook에 접속 했을 때 가장 먼저 우리 눈에 들어오는 문구입니다. 이 짧은 한 마디를 통해서 우리는 타인의 생각을 알고 싶어 하는 인간의 본능을 다시 한 번 확인할 수 있습니다. 심리학이나 독심술, 거짓말 탐지기 등은 이러한 우리의 본능을 그대로 반영하고 있습니다.
 
상대의 생각에 대한 관심은 그것의 정수인 ‘뇌’로 고스란히 옮겨왔습니다. 특히 근래에 도입된 혁신적인 사진영상 기술은 ‘생각’과 ‘뇌’의 관계를 더욱 면밀히 해석할 수 있도록 해주었고, 이로서 두뇌연구는 혁명적인 전기를 마련하게 되었습니다. 이 사진 영상 기술은 사람의 뇌를 의식이 깨어 있는 상태에서 관찰할 수 있었기 때문에 뇌 연구자들을 단숨에 사로잡았습니다. 마침내 신경과학자들은 살아 있는 인간의 뇌를 직접 조사할 수 있게 되었고, 논쟁의 여지가 많은 동물 실험도 효과적으로 줄일 수 있었습니다. 

엑스레이(@Rev. Xanatos Satanicos Bombasticos (ClintJCL))

최신 기능 영상 기술인 fMRI와 PET는 우리의 뇌가 에너지를 무척 많이 소모한다는 ‘사실’을 이용합니다. 인간의 뇌는 몸 전체에서 작은 부분을 차지하지만 다른 어떤 기관보다도 더 높은 비율로 연료(산소와 포도당의 형태)를 소비합니다. 산소와 포도당은 수많은 혈관에 의해 뇌에서 왕성하게 활동하는 부위로 운반되는데, 이처럼 더 왕성하게 활동하는 부위일수록 연료의 소모량도 더 많아지며, 그곳으로 유입되는 혈류량도 많아집니다.

fMRI와 PET는 뇌의 어떤 부위가 특별히 활성화될 때 일어나는 혈류의 변화를 측정하기 때문에 모두 간접적인 방식입니다. 하지만 그럼에도 불구하고 각광을 받는 이유는 이것이 뇌의 특정 부위와 기능 사이의 관계를 실시간으로 관찰할 수 있는 유일한 방법이기 때문입니다.

뇌신호(@University of Maryland Press Releases)

PET(Positron Emission Tomography, 양전자 단층촬영법)뇌의 각 부분이 산소나 포도당을 얼마나 소비하는 지를 측정합니다. 피험자에게 의사는 방사능 표지가 붙은 산소나 포도당을 주사한 후, 방사능을 탐지할 수 있는 고리 모양의 감지기로 구성된 스캐너가 피험자의 머리를 에워싸게 됩니다. 감지기들이 방사능을 내뿜은 산소나 포도당이 뇌의 어떤 부위에 있는지를 탐지하면 이것이 컴퓨터 화면에 이미지로 구현되고, 가장 활동적인 영역의 색깔이 밝게 빛나게 됩니다. PET는 fMRI에 비해서 더 높은 시간 해상도를 보이지만 공간 해상도는 지극히 낮은 편이며, 미량이지만 방사능에 노출되어야한다는 침습성의 단점을 가지고 있습니다.

fMRI(functional Magnetic Resonance Imaging, 기능적 자기 공명 영상법)헤모글로빈이 방출하는 미세한 전기신호를 검출함으로써 산소의 농도를 측정합니다. 즉, 뇌의 어느 부위가 가장 신속하게 에너지를 사용하는가를 측정할 수 있는 기술로, PET에 비해서 높은 공간 해상도를 보이지만 시간해상도는 낮은 편입니다. 하지만 최근에는 7t 수준의 장비가 개발되어 뇌혈관을 손금 보듯이 관찰할 수 있게 되었으며, PET와의 융합도 이루어지고 있어 시간 해상도에서 나타나는 단점을 어느 정도 보완할 수 있을 것으로 보입니다.

fMRI(@Mr Gourmand)

사실 현재 과학 기술로 아바타 수준의 뇌파인식을 구현하는 것은 불가능합니다. 뿐만 아니라, ‘뇌과학의 함정’에서 저자가 말하듯 뇌영상 기법이 보여주는 단순한 상관관계로 뇌에서 어떤 일이 일어나는 지를 설명할 수 없다는 회의적인 입장이 많습니다. 하지만 SF영화의 한 장면은 미래 과학기술의 거울이며, 아직 불확실하고 밝혀지지 않은 부분이 많다는 것은 동시에 그 가능성이 무궁무진하다는 의미라고 생각합니다.

뇌과학은 영상기술의 등장과 함께 이전과는 비교할 수 없는 속도로 발전을 거듭하고 있습니다. 이미 뇌파를 통해서 문자를 입력하는 시스템이 개발되어있고, 일반 컴퓨터의 입력 수단으로 뇌파를 이용하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 또한 뇌가 마지막 남은 미개척 분야로 여겨지면서 수많은 연구 인력과 자본이 투입되고 있습니다. 이러한 뇌과학 연구의 긍정적인 면은 우리의 상상력을 자극하기에 부족함이 없습니다.

20년 후, 대중들이 생각만으로 TV의 채널을 돌리고 휴대폰 문자 메시지를 작성하는 등 영화 속의 ‘터무니없음’이 현실이 되는 날을 기대해보며 이번 기사를 마무리 하겠습니다.

글 | 국가과학기술위원회 블로그 기자 하 상 윤
이미지 | 플리커(www.flickr.com)

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       뇌로 움직이는 미래 세상 - 시민패널 모집  

국가과학기술위원회와 한국과학기술기획평가원이 ‘2011년도 기술영향평가’ 대상기술인 ‘뇌로 움직이는 미래세상 : 뇌-기계 인터페이스’에 대한 다양한 의견을 듣기 위해 오는 12월 4일까지 시민패널을 모집합니다!!!


관심있으신 분들의 많은 참여 바랄게요~!!!


자세한 사항은 아래 이미지와 국가과학기술위원회 홈페이지(www.nstc.go.kr)를 참고해주세요.
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