뇌신호 잡는 기술 개발…전신마비 환자 삶 바뀌나

국내 연구진이 뇌에서 발생하는 신호를 잡아내 외골격 로봇으로 전달할 수 있는 기술을 개발했다.
이성환 고려대 뇌공학과 교수와 클라우스 뮐러 독일 베를린공대 공동 연구진은 사용자의 뇌 신호만으로 하지 외골격 로봇 제어 신호를 추출할 수 있는 ‘뇌·컴퓨터 인터페이스 기술’을 개발했다고 18일 밝혔다. 연구결과는 국제 학술지인 ‘신경엔지니어링 저널’ 최신호에 게재됐다.
연구진은 십자가 모양의 장비의 양 모서리와 가운데에 다섯개의 서로 다른 색을 띄는 LED를 설치했다. 이후 사람들에게 파란불이 켜지면 앞으로, 노란불이 켜지면 오른쪽으로 등 각 LED별로 움직이는 방향을 다르게 하도록 훈련시켰다. 인간의 뇌는 서로 다른 주파수를 갖고 있는 빛을 볼 때 다른 뇌파가 발생한다. 연구진은 이때 발생하는 뇌파를 측정해 외골격 로봇에 전달할 수 있는 기술을 개발했다. 훈련 받은 사람이 파란색을 보기만 해도 뇌에서 발생하는 뇌파를 측정, 로봇으로 하여금 앞으로 나아가는 명령을 내리게 하는 것이다.
지금까지 뇌 신호로부터 하지 외골격 로봇을 제어할 때 가장 큰 문제점은 로봇이 움직일 때 사람도 같이 움직이게 됨으로써 불필요한 잡음이 발생해 사용자 의도 인식 성능이 저하된다는 점이었다. 이성환 교수는 “이번 뇌·컴퓨터 인터페이스 기술은 잡음을 제거하기 위해 뇌 신호를 복잡하게 따로 분리하지 않아도 핵심적인 주파수 정보만을 추출하여 정확한 사용자 의도 인식이 가능하다는 것이 큰 장점”이라고 설명했다. 이 연구는 정상인을 대상으로 10분미만의 짧은 훈련과정을 통해 성공적인 실험 결과를 보였으며, 이를 통해 장애인들도 쉽게 이 시스템에 접근하여 사용할 수 있는 가능성을 보였다. 이성환 교수는 “로봇이 보행할 때 발생하는 잡음에도 불구하고, 사용자가 쉽고 직관적으로 하지 외골격 로봇을 제어할 수 있다”며 “신체를 움직이는데 어려움을 겪고 있는 사지마비나 척수마비 환자들을 대상으로, 뇌 신호를 통해 환자의 의도를 인식하여 걸을 수 있게 된다면 환자의 삶의 질이 크게 향상 될 수 있을 것”이라고 강조했다.
[원호섭 기자]