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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굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기

뇌-기계 인터페이스 기술의 현주소와 전망
생각만으로 로봇을 움직이는 세상 온다


영화 <매트릭스>에서 가상현실 시스템 ‘매트릭스’는 접속한 사람들의 뇌에 직접 신호를 보내어 현실과 구분할 수 없는 생생한 가상현실을 만들어낸다. 애니메이션 <공각기동대>에서는 감각과 근력이 기계로 강화된 인간이 등장한다. SF(Science Fiction)에서나 가능했던 이러한 기술이 실제로 가능할지도 모른다. 문제는 신기술을 어떻게 맞이하느냐다.


◀ 일본의 혼다는 뇌-기계 인터페이스 기술을 이용하여 아시모를 생각만으로 직접 움직일 수 있는 장치를 연구중이다. 조종자의 머리에 쓴 장치로 아시모에 명령을 보내고 아시모가 수집한 정보는 조종자에게 바로 전달된다.


1970년대 초반 캘리포니아의 대학교, UCLA에서는 야심찬 프로젝트가 추진되고 있었다. 자크 비달을 비롯한 일군의 과학자들은 인간의 신경신호가 기본적으로 전기신호라는 데 착안하여 뇌와 기계를 직접 연결하려는 연구를 시작했다. 감각을 받아들일 때 뇌의 신경세포가 발생시키는 전기의 파형을 분석하고 이를 바탕으로 인간과 컴퓨터 사이에 직접 의사소통하는 방법을 연구한 것이다.


뇌와 컴퓨터를 직접 연결한다는 아이디어는 일견 황당해 보인다. 그러나 이는 1920년대 뇌의 전기적 신호를 포착하는 뇌파측정법(electroencephalography, 이하 EEG)이 발달하고 20세기 중후반 컴퓨터 공학이 급성장하면서 자연스럽게 출현할 수 있었다. 비달의 연구는 뇌-기계 인터페이스(Brain-Machine Interface, 이하 BMI)라는 분야의 성립으로 이어졌다.

인간의 뇌와 기계를 연결해 의사소통 및 행동 가능
BMI는 사람의 뇌와 외부 장치간의 직접적인 의사소통을 연구하는 학문이다. 초기 BMI 연구는 주로 장애인들에게 시각이나 청각을 되찾아주거나 질병이나 사고로 운동능력을 상실한 사람들이 자유롭게 움직일 수 있도록 도왔다. 신경계를 다루는 일이 매우 까다로웠던 탓에 연구는 난항을 거듭했지만 신경외과 기술의 발달로 1990년대 중반에는 기계를 사람에게 직접 이식하는 데 성공했다.


BMI 연구는 21세기 들어 급속히 발전했다. 신체 일부를 잃어버린 부상자들을 치료하는 것은 물론, 고성능의 안구나 달팽이관을 장착한다거나 강화된 인공근육을 이식하는 방식으로 사람의 인식능력과 운동능력을 강화하는 연구가 진행중인가 하면 파킨슨병이나 알츠하이머와 같은 신경계통의 퇴행성 질병을 치료하는 데 이용되기도 한다. 우울증과 외상 후 스트레스 장애 같은 정신질환 치료에도 활용된다.


최근의 연구 동향으로 보면 BMI 기술은 이미 상상으로나 가능하던 영역에 이르렀다. 미국의 고전 드라마, ‘600만불의 사나이’나 ‘소머즈’에서처럼 초인적인 청력과 시력을 얻는 정도는 현재 기술 수준으로도 가능하다고 한다. 현재는 인간의 감각을 대체하는 장치와 뇌를 연결하는 수준을 넘어 뇌와 컴퓨터 시스템을 직접 연결하는 것을 시도하고 있다.
BMI 기술의 가능성을 잘 보여주는 사례가 워싱턴대학의 신경과학자, 라제쉬 라오의 연구다. 그는 간단한 심부름을 할 수 있는 로봇을 BMI 기술로 조작하여 장애인들을 돕는 방법을 연구중이다. 사용자의 머리에 장착한 전극을 통해 이 로봇의 카메라로 받아들인 정보가 직접 사용자의 뇌로 전달되고 로봇이 제공한 정보를 바탕으로 사용자는 로봇에게 생각만으로 명령을 내릴 수 있다. 감각과 운동을 사용자와 로봇이 공유하는 것이다. 일본의 혼다도 비슷한 연구를 추진하여 인간형 로봇 ‘아시모’를 생각만으로 움직이는 프로젝트를 연구중이다.


심지어는 SF의 영역으로만 치부되었던 텔레파시와 비슷한 방법으로 타인과 소통할 수 있는 방법도 연구중이다. 미국 국방부는 방위고등연구계획국(DARPA)을 통해 ‘사일런트 토크’ 프로그램을 추진하고 있다. 사일런트 토크는 소리로 대화할 필요 없이 뇌파와 신경신호의 분석을 통해 전쟁터에서 병사들끼리 의사소통할 수 있는 장치다.

SF를 실현하는 기술…윤리적 문제 해결이 과제

뉴로피드백은 아이들의 학습장애를 치료하는 데 종종 이용된다. 뇌파를 측정하는 기구를 머리에 붙인 학생이 뉴로피드백 치료를 받고 있다.

과학자들은 BMI 분야의 전망을 밝게 보고 있다. 조지아공과대학의 뇌연구실 책임자인 멜로디 무어 잭슨 교수는 BMI기술의 한계를 알 수 없을 지경이라고까지 이야기한다. 연구 수준도 상상으로만 가능하던 일을 조만간 실현할 수 있을 수준으로 올랐다. BMI가 뇌파 분석에 기반을 두었기 때문에 뇌파를 분석하여 최상의 뇌파 상태를 유지하도록 훈련하는 뉴로피드백(neurofeedback) 분야가 파생되기도 했다.


그러나 BMI 기술이 본격적으로 실용화되기까지는 여러 난관이 도사리고 있다. 가장 큰 걸림돌은 BMI 기술이 실용화됐을 때 발생가능한 사회적, 윤리적 문제다. 대표적인 것이 빈부격차 문제. 에모리 대학의 신경과학 교수인 마이클 크러처는 인공적인 방법으로 인간의 감각과 운동능력을 강화할 수 있고 그 비용이 비싸다면 재산 차이가 신체 능력의 차이로 귀결될 수 있다고 우려한다. BMI 기술이 사회적인 고려나 합의 없이 시장 논리만을 따라 거래된다면 부유한 사람이 유리한 신체적 능력을 독점해버릴 수 있다는 얘기다.

▲ 영화 ‘아바타’에서는 사고로 걷지 못하게 된 주인공이 인공적으로 만든 나비족의 몸을 빌어 자유롭게 뛰어다닌다. 과학자들은 현재 BMI와 뉴로피드백 분야의 발전상으로 볼 때 이와 비슷한 기술이 불가능한 것만은 아니라고 한다.


또한 텔레파시와 같은 능력이 상용화되어 대중적으로 확산될 경우 개인의 프라이버시 침해나 감청에 어떻게 대응할 것인지도 논란거리다. 물론 텔레파시 기술이 당장 페이스북이나 트위터를 대체하기는 어렵다. 그러나 소셜네트워크서비스가 보편화된 지금도 인터넷에서의 프라이버시나 개인정보 보호 문제를 해결하지 못하고 있다는 점을 생각해보면 BMI 기술로 인한 논란을 해결하는 데 적잖은 시간이 걸릴 것이다.

국과위, BMI 연구 기술영향평가 대상기술 선정
한국의 BMI 연구는 아직 초보적인 단계지만 앞으로 국가적 차원에서 집중 육성할 계획을 세우고 있다. 국과위 과학기술정책국(국장 장진규)은 이에 대비하여 BMI 기술을 뉴로피드백과 함께 2011년도 기술영향평가 대상기술로 선정했다. 기술영향평가에서는 해당 기술의 발전으로 발생가능한 부작용을 사전에 차단하고 사회적, 윤리적인 논란을 해결하기 위해 어떠한 준비를 해야 하는지 논의하고 바람직한 발전방향을 모색한다. 최적인 방안을 도출하기 위해 해당 기술의 전문가는 물론, 경제, 사회, 문화, 윤리, 환경 등 다방면의 전문가와 일반 국민들도 참석한다. 한국과학기술기획평가원이 위탁실시하는 이번 기술영향평가는 현재 ‘평가실무위원회’를 운영중이다.


BMI는 ‘인류의 새로운 진화’라고 할 정도로 파급력이 큰 기술이다. 그만큼 광범위한 사회적 합의와 신중한 접근이 필요하다. 무엇보다 우리는 아직 사람은 물론, 쥐의 뇌조차도 완전히 이해하지 못했다. 따라서 우리가 뇌파로 해석한 뇌의 기능이 정확한지, 뇌의 기능을 감지하고 전기신호를 직접 전달하는 일이 안전한지와 같은 기술적 문제부터 인간과 기계의 경계는 무엇이며 자유의지의 범위가 무엇인지와 같은 철학적 문제까지 다양한 논의를 통해 BMI 기술 발전에 대비해야 한다. 이번 기술영향평가를 통해 합의점이 도출되면 BMI 기술의 향배를 파악하고 관련 정책을 세우는 데 유용한 참고자료를 제공할 것이다.


                                                                                         글 | 김택원 동아사이언스 기자 
                                                                                                      사진 | 동아일보 DB
                                                                            출처 | FOCUS 11월호(www.nstc.go.kr)

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