실베스트로 미체라 스위스 로잔연방공대(EPFL) 교수
“로봇 손가락에 닿는 촉감과 물체 온도까지 뇌로 전달
한국과 AI 기반 회로, 인공피부 개발에서 협력 가능”
손끝에 닿는 물체와 그 온도까지, 잃어버린 감각을 되살리는 기술이 실험실을 넘어 실제 치료의 문턱에 이르렀다. 신경과 기계를 직접 연결해 뇌가 로봇손을 ‘내 손’처럼 인식하도록 해줄 신경공학 기술은 의수(義手)의 개념 자체를 바꾸고 있다.
지난 20일 한-스위스 생명과학 심포지엄이 열린 서울 웨스틴 조선 호텔에서 만난 실베스트로 미체라(Silvestro Micera) 스위스 로잔연방공대(EPFL) 교수는 “감각도 되살리는 로봇 의수를 실제 환자에게 적용하기 위한 연구가 막바지에 왔다”며 “기술이 인간의 신체 일부가 되는 시대가 오고 있다”고 말했다.
미체라 교수는 신경공학 분야의 세계적인 권위자로, 인간의 감각과 운동 능력을 인공 장치로 복원하는 기술을 연구하고 있다. 단순히 로봇손을 움직이는 데 그치지 않고, 촉감과 위치 감각, 심지어 온도까지 재현하는 ‘완전 감각 의수’를 개발하는 것이 목표다.
그는 10년 전부터 사고로 팔을 잃은 사람에게 로봇손으로 손가락에 닿는 물체의 촉감을 구현해왔다. 일례로 한 덴마크 남성은 사고로 팔꿈치 아래를 절단한 지 9년 만에 로봇손으로 컵과 과일의 촉감을 느끼고 모양을 알아냈다. 로봇 손가락에 있는 센서가 감지한 감각을 컴퓨터가 전기신호로 바꾸고 신경을 거쳐 뇌로 전달하는 방식이다.
로봇손 상용화의 핵심 관건은 의수를 실제 신경계에 자연스럽게 연결해, 뇌가 기계를 마치 자신의 손처럼 인식하게 만드는 데 있다. 이를 위해 미체라 교수는 토마스 슈티글리츠(Thomas Stieglitz) 독일 프라이부르크대 교수 연구진과 함께 말초 신경에 직접 삽입할 수 있는 전극을 설계했고, 열 감각을 전달할 수 있는 착용형 장치도 개발했다.
미체라 교수는 “이르면 내년에 완전 이식형 시스템을 처음으로 환자에게 적용할 계획”이라며 “현재는 소수 환자에게 시험하고 있지만, 향후 10년 안에 척수 손상이나 뇌졸중, 신경 퇴행성 질환을 가진 많은 환자에게 적용하는 것이 목표”라고 했다.
다만 기술 상용화까지 넘어야 할 과제가 많다. 인체와 기계를 연결하는 기술은 윤리적·사회적 문제도 동반하기 때문이다. 미체라 교수는 “특히 뇌 신호를 수집하는 경우, 데이터의 소유권이나 프라이버시 문제가 발생할 수 있다”며 “해킹과 같은 사이버 보안 이슈도 선제적으로 대비해야 한다”고 말했다.
유럽에서는 이미 관련 윤리 기준과 개인정보 보호 법제를 강화하고 있다. 미체라 교수는 기술이 빠르게 발전하는 만큼 더 정교한 규제가 필요하다고 했다. 또 신경계와 직접 연결되는 장치는 오랫동안 정밀하게 작동하면서 동시에 사용자의 안전도 보장하도록 설계해야 한다.
돈도 문제다. 기술의 효능과 안전성을 입증하고 허가를 받으려면 임상시험에 막대한 시간과 비용이 들어갈 수밖에 없다. 미체라 교수는 “미 식품의약국(FDA) 승인을 받아 상용화하려면 최소 4000만~5000만 달러(약 550억~680억원)에 달하는 개발 자금이 필요하다”며 “최근 벤처 자금 유입이 활발해지고 있어 상용화 가능성은 과거보다 훨씬 높다”고 말했다.
신경공학은 기초과학과 공학 연구자와 의사, 재활 전문가 등 다양한 전문 인력이 협력하는 분야다. 미체라 교수는 “젊은 연구자들이 국제 공동 연구를 통해 다양한 아이디어와 시각을 접하는 것이 매우 중요하다”며 “스위스와 한국이 지속적으로 인재 교류와 공동 연구 프로젝트를 이어가야 한다”고 말했다.
앞서 그는 한국과학기술연구원(KIST)과 웨어러블(wearable·착용형) 외골격 로봇을 활용한 뇌졸중 재활 프로젝트를 진행한 바 있으며, 서울에서 신경공학 관련 워크숍도 개최했다. 미체라 교수는 “인공지능(AI) 기반 전자회로, 인공 피부용 신소재 등에서 한국 연구진과의 시너지가 기대된다”고 말했다.
그는 “로봇팔 같은 착용형 장비에 필수적인 전자기기 경량화와 소형화, 전력 소모 최소화는 한국이 세계적으로 앞서 있는 분야”라며 “인공 피부와 같은 신소재 역시 개발부터 로봇팔과 통합, 임상시험까지 할 수 있는 나라는 많지 않은데, 한국은 그중 하나”라고 했다.
“로봇 손가락에 닿는 촉감과 물체 온도까지 뇌로 전달
한국과 AI 기반 회로, 인공피부 개발에서 협력 가능”
미체라 교수가 열 감지 센서가 장착된 로봇 의수를 들고 있다./스위스 로잔연방공대(EPFL)
손끝에 닿는 물체와 그 온도까지, 잃어버린 감각을 되살리는 기술이 실험실을 넘어 실제 치료의 문턱에 이르렀다. 신경과 기계를 직접 연결해 뇌가 로봇손을 ‘내 손’처럼 인식하도록 해줄 신경공학 기술은 의수(義手)의 개념 자체를 바꾸고 있다.
지난 20일 한-스위스 생명과학 심포지엄이 열린 서울 웨스틴 조선 호텔에서 만난 실베스트로 미체라(Silvestro Micera) 스위스 로잔연방공대(EPFL) 교수는 “감각도 되살리는 로봇 의수를 실제 환자에게 적용하기 위한 연구가 막바지에 왔다”며 “기술이 인간의 신체 일부가 되는 시대가 오고 있다”고 말했다.
미체라 교수는 신경공학 분야의 세계적인 권위자로, 인간의 감각과 운동 능력을 인공 장치로 복원하는 기술을 연구하고 있다. 단순히 로봇손을 움직이는 데 그치지 않고, 촉감과 위치 감각, 심지어 온도까지 재현하는 ‘완전 감각 의수’를 개발하는 것이 목표다.
그는 10년 전부터 사고로 팔을 잃은 사람에게 로봇손으로 손가락에 닿는 물체의 촉감을 구현해왔다. 일례로 한 덴마크 남성은 사고로 팔꿈치 아래를 절단한 지 9년 만에 로봇손으로 컵과 과일의 촉감을 느끼고 모양을 알아냈다. 로봇 손가락에 있는 센서가 감지한 감각을 컴퓨터가 전기신호로 바꾸고 신경을 거쳐 뇌로 전달하는 방식이다.
로봇손 상용화의 핵심 관건은 의수를 실제 신경계에 자연스럽게 연결해, 뇌가 기계를 마치 자신의 손처럼 인식하게 만드는 데 있다. 이를 위해 미체라 교수는 토마스 슈티글리츠(Thomas Stieglitz) 독일 프라이부르크대 교수 연구진과 함께 말초 신경에 직접 삽입할 수 있는 전극을 설계했고, 열 감각을 전달할 수 있는 착용형 장치도 개발했다.
미체라 교수는 “이르면 내년에 완전 이식형 시스템을 처음으로 환자에게 적용할 계획”이라며 “현재는 소수 환자에게 시험하고 있지만, 향후 10년 안에 척수 손상이나 뇌졸중, 신경 퇴행성 질환을 가진 많은 환자에게 적용하는 것이 목표”라고 했다.
다만 기술 상용화까지 넘어야 할 과제가 많다. 인체와 기계를 연결하는 기술은 윤리적·사회적 문제도 동반하기 때문이다. 미체라 교수는 “특히 뇌 신호를 수집하는 경우, 데이터의 소유권이나 프라이버시 문제가 발생할 수 있다”며 “해킹과 같은 사이버 보안 이슈도 선제적으로 대비해야 한다”고 말했다.
유럽에서는 이미 관련 윤리 기준과 개인정보 보호 법제를 강화하고 있다. 미체라 교수는 기술이 빠르게 발전하는 만큼 더 정교한 규제가 필요하다고 했다. 또 신경계와 직접 연결되는 장치는 오랫동안 정밀하게 작동하면서 동시에 사용자의 안전도 보장하도록 설계해야 한다.
돈도 문제다. 기술의 효능과 안전성을 입증하고 허가를 받으려면 임상시험에 막대한 시간과 비용이 들어갈 수밖에 없다. 미체라 교수는 “미 식품의약국(FDA) 승인을 받아 상용화하려면 최소 4000만~5000만 달러(약 550억~680억원)에 달하는 개발 자금이 필요하다”며 “최근 벤처 자금 유입이 활발해지고 있어 상용화 가능성은 과거보다 훨씬 높다”고 말했다.
신경공학은 기초과학과 공학 연구자와 의사, 재활 전문가 등 다양한 전문 인력이 협력하는 분야다. 미체라 교수는 “젊은 연구자들이 국제 공동 연구를 통해 다양한 아이디어와 시각을 접하는 것이 매우 중요하다”며 “스위스와 한국이 지속적으로 인재 교류와 공동 연구 프로젝트를 이어가야 한다”고 말했다.
앞서 그는 한국과학기술연구원(KIST)과 웨어러블(wearable·착용형) 외골격 로봇을 활용한 뇌졸중 재활 프로젝트를 진행한 바 있으며, 서울에서 신경공학 관련 워크숍도 개최했다. 미체라 교수는 “인공지능(AI) 기반 전자회로, 인공 피부용 신소재 등에서 한국 연구진과의 시너지가 기대된다”고 말했다.
그는 “로봇팔 같은 착용형 장비에 필수적인 전자기기 경량화와 소형화, 전력 소모 최소화는 한국이 세계적으로 앞서 있는 분야”라며 “인공 피부와 같은 신소재 역시 개발부터 로봇팔과 통합, 임상시험까지 할 수 있는 나라는 많지 않은데, 한국은 그중 하나”라고 했다.