“머스크보다 더 높이, 더 빠르게”…뇌파로 조종하는 K로봇 도전장

[과기정통부, BCI산업 청사진 발표]
7대 국민체감 프로젝트 추진
2027년까지 뇌 지도 만들고
뇌파로 드론·로봇 조종 도전
뇌산업 퍼스트무버로 도약

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 장비를 머리에 착용한 시연자가 물병을 잡겠다고 생각을 하자 로봇 팔이 물병을 잡아 들어올리고 있다. BCI 장비 착용자의 뇌파를 읽고, 이 신호를 로봇팔에 전달하는 데 성공한 것이다. 실제 뇌에 부착할 경우 정확도는 더 올라간다고 한다. [과학기술정보통신부]

사지마비 환자가 생각만으로 컴퓨터나 외부 기기를 제어한다. 치아에 임플란트를 심듯, 뇌심부에 임플란트로 자극을 줘서 치매나 파킨슨, 우울증 등 난치성 질환을 치료한다. 시신경 등 감각이 손상된 환자의 뇌를 자극해서 감각을 복원하는 기술에도 도전한다.

정부가 인류의 신체적·인지적 한계를 극복하기 위한 꿈의 기술인 ‘뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)’ 미래 청사진을 내놓았다. 일론 머스크의 ‘뉴럴링크’가 대규모 임상에 착수하고 중국이 세계 최초로 침습형 BCI 의료기기 시판을 승인하는 등 글로벌 상용화 경쟁이 격화되고 있다. 이에 한국이 강점을 가진 반도체와 인공지능(AI) 기술을 융합해 뇌 산업의 ‘퍼스트 무버’로 도약하겠다는 구상이다.

과학기술정보통신부는 18일 제44차 생명공학종합정책심의회를 개최하고 보건복지부 등 관계 부처 합동으로 ‘뇌 미래산업 국가 연구개발(R&D) 전략’을 발표했다. 핵심은 BCI를 미래산업으로 육성하는 것이다. 액션플랜으로는 신체제약 극복, 뇌질환 치료 등을 목표로 하는 ‘7대 국민체감 임무 중심 프로젝트’에 착수한다. 과제는 침습형(뇌 이식)과 비침습형(웨어러블) 방식으로 나뉘어 추진한다.

미국 샌디에이고 캘리포니아대에서 개발한 유연한 뇌신호 측정 전극의 모습 . [사진=미국 샌디에이고 캘리포니아대]

국민이 흔히 떠올리는 것은 앞서 언급한 사지마비 환자나 시각장애인의 기능을 복원하는 침습형 과제다. 정부는 규제가 상대적으로 유연한 비침습형 BCI 프로젝트도 속도를 내 웨어러블 기기를 플랫폼으로 조기 상용화를 노린다. 생각만으로 움직이는 외골격 근력 보조 장치 및 로봇, 감정과 감각을 영상이나 게임에서 구현하는 초실감 엔터테인먼트(VR·AR), 그리고 뇌파 기반의 드론·로봇 조종 및 안보·통신 시스템 등이 대표적 과제다.

현재 BCI 산업은 미국과 중국이 선도하는 분야다. 뉴럴링크는 ‘텔레파시’라는 칩셋을 척수손상 환자의 뇌에 심어 컴퓨터를 제어하며 독서, 게임, 온라인 수업 등 일상생활을 회복하는 임상시험에 성공했다. 올해 대규모 임상시험에도 착수했다. 미국의 대항마인 중국은 지난 13일 척수손상 환자를 대상으로 세계 최초의 침습형 BCI 의료기기 시판을 승인하며 상용화 속도에서는 미국을 추월했다.

시장조사업체 ‘그랜드뷰리서치’에 따르면 세계 BCI 시장은 지난해 1682억달러(약 249조원)로 추산되며 2033년까지 연평균 1.52%씩 성장할 전망이다.

정부는 경쟁에서 우위를 확보하기 위해 한국이 강점을 가진 반도체와 AI 역량을 총결집한다는 전략을 세웠다. 뇌 이식 전극 소재와 뇌신경망 특화 반도체, 뇌신경 신호 해독 등 핵심 요소 기술의 초격차 수준을 확보하기 위한 연구개발(R&D) 지원을 확대한다. 또 뇌 기능을 학습한 ‘뇌신경망 특화 파운데이션 모델’을 개발하고 인간 뇌의 디지털 트윈화를 장기적인 도전 목표로 추진한다.

이 분야의 권위자인 조일주 고려대 의대 교수는 “BCI 장치의 핵심 구성 요소인 미세 전극과 생체 신호 처리용 IC(통합회로)가 한국이 이미 세계적인 경쟁력을 확보한 반도체 기술에 뿌리를 두고 있다”며 “세계 최고 수준의 반도체 공정 기술에 우리가 가진 AI 역량을 결합한다면 한국은 BCI 선도국으로 도약할 수 있다”고 말했다.

아울러 정부는 AI 학습에 필수적인 방대한 데이터를 확보하기 위해 ‘뇌 지도 구축 프로젝트’를 2027년부터 본격적으로 가동하기로 했다. 인지, 감각, 운동 등 3대 뇌 기능에 관한 뇌파와 뇌 이미지 데이터를 체계적으로 수집해 뇌신경망 특화 파운데이션 모델 개발의 밑거름으로 삼겠다는 구상이다.

또 정부는 뇌질환을 정복하기 위한 실질적인 성과 지표로 뇌질환 플랫폼 기술 10종과 계열 내 최초 신약 2개 이상의 확보를 목표로 내걸었다. 높은 실패율로 인해 민간 투자가 위축된 뇌 신약 분야에 정부가 마중물 역할을 해 글로벌 시장에서 통할 수 있는 독보적인 파이프라인을 구축하겠다는 것이다.

구체적으로는 약물 전달의 최대 난관인 BBB(혈액뇌장벽) 투과 기술과 뇌 오가노이드를 활용한 효능 검증 등 신약 개발의 성공률을 획기적으로 높일 수 있는 10대 핵심 플랫폼을 선점한다. 이를 바탕으로 치매·파킨슨 등 난치성 질환에서 기존에 없던 새로운 기전의 혁신 신약을 최소 2개 이상 창출해 글로벌 뇌 산업의 주도권을 쥐겠다는 전략이다.

산업을 활성화하기 위한 정책적 마중물도 마련된다. 과기정통부는 식품의약품안전처와 규제 협력 체계를 구축해 임상 허가 속도를 높이는 한편 의료, 모빌리티, 가전 등 주요 산업별 대표 기업들이 참여하는 ‘BCI 얼라이언스’를 연내 구성해 기술 개발부터 상용화까지 통합 지원할 계획이다.

배경훈 부총리 겸 과기정통부 장관은 “앞으로는 AI를 키보드나 스마트폰이 아니라 뇌와 직접 연결해 사용하는 인간-AI 인터페이스 시대가 열릴 가능성이 있다”면서 “10~20년 뒤 세상을 바꿀 K문샷의 12개 미션 중 하나인 BCI 기술에 선제적이고 과감하게 투자해 미래 기술 경쟁의 주도권을 확보하겠다”고 말했다.

“BCI 성패는 반도체 기술력에 달려
한국, 후발주자 아닌 선도국 될 것”

뇌파 조종, 뇌 임플란트, 뉴럴링크 등을 키워드로 생성AI가 만든 이미지. [챗GPT]

“미국과 중국이 앞서가는 듯 보이지만, 뇌·컴퓨터 인터페이스(BCI)의 핵심은 결국 반도체입니다. 세계 최고 수준의 반도체 공정 기술에 우리가 가진 AI 역량을 결합한다면 한국은 단숨에 BCI 선도국으로 도약할 수 있습니다.”

BCI 분야의 권위자인 조일주 고려대 의대 교수는 매일경제 인터뷰에서 ‘K-BCI의 추격 시나리오’가 충분히 현실적임을 시사했다. BCI 장치의 핵심 구성 요소인 미세 전극과 생체 신호 처리용 IC(통합회로)가 한국이 이미 세계적인 경쟁력을 확보한 반도체 기술에 뿌리를 두고 있어서다.

조 교수는 BCI 시장의 주도권이 결국 ‘기술의 정밀도’에서 갈릴 것으로 보았다. 그는 “한국이 강점을 가진 반도체 기술을 바탕으로 전극과 생체IC 등 핵심 부품을 개발하면 글로벌 시장에서 충분히 승산이 있다”며 “여기에 최근 국가적으로 투자를 확대하고 있는 인공지능(AI) 기술까지 더해지면 뇌 신호 해석의 정확도를 획기적으로 높일 수 있다”고 강조했다.

상용화 시계도 빨라지고 있다. 조 교수는 일론 머스크의 뉴럴링크가 올해 환자 1,000명 대상 임상을 목표로 하는 점을 언급하며 “2~3년 내 사지마비 환자 대상 상용화가 시작되고, 5년 이내에는 일반 뇌질환 치료까지 범위가 확대될 것”이라고 전망했다. BCI가 단순한 연구실 기술을 넘어, 의료와 산업 전반에 거대한 경제적 가치를 창출하는 시대가 목전에 왔다는 분석이다.

다만 국내 BCI 산업 생태계는 아직 걸음마 단계다. 지난 10년간 개별 요소기술은 상당수 개발되었으나, 이를 하나의 시스템으로 통합할 기회가 부족했다는 것이 조 교수의 지적이다. 그는 “정부의 ‘문샷 사업’이 흩어진 기술을 하나로 묶는 결정적 계기가 될 것”이라 기업들이 뛰어놀 수 있는 마중물 역할을 주문했다.

조 교수는 정책적 인프라의 중요성을 거듭했다. 현재 우리나라는 BCI 시스템에 대한 임상 허가 선례가 없고, 영장류 실험 인프라도 턱없이 부족한 실정이다. 조 교수는 “뉴럴링크가 직접 KAIST에 와 학생들을 영입할 정도로 인재 확보전이 치열하다”며 “대학 차원의 인재 양성과 정부의 임상 지원 체계가 동시에 움직여야 한국이 BCI 골든타임을 놓치지 않을 것”이라고 제언했다.

조일주 고려대 의대 교수는 매경과 인터뷰에서 반도체 공정 기술력을 가진 한국이 BCI 산업에서 성공할 가능성이 매우 높다고 봤다. [고려대]