정재승 교수, 상상으로 조종하는 로봇 팔 개발

측정한 뇌 신호 기계학습 기법 활용
팔뻗기 방향 80% 정확도로 예측
운동장애 환자 위한 기술 활용 기대

오른쪽 사진 속 환자가 뇌에 전극을 심은 채 머릿속으로 팔을 움직여 초록색 공을 잡는 상상을 하고 있다. 그러자 왼쪽 사진 속 로봇팔이 환자가 상상한 대로 움직이고 있다. KAIST·서울대병원 제공

머릿속 상상만으로 작동하는 로봇팔이 국내에서 개발됐다. 뇌 신호 해독 기술을 기반으로 향후 의료 보조기기 개발에 활용될 것으로 기대된다.

24일 KAIST는 정재승 뇌인지과학과 교수(사진) 연구팀이 이 같은 연구 결과를 국제학술지 ‘저널오브뉴럴엔지니어링’에 9월 발표했다고 밝혔다.

사람이 상상할 때 발생하는 뇌 신호는 뇌에 깊숙이 미세전극을 심지 않는 이상 정확히 파악하기 힘들다. 그렇다고 뇌에 전극을 깊게 심으면 뇌에 손상이 갈 수도 있다. 연구팀은 뇌에 전극을 꽂으면서도 큰 손상이 가지 않을 만한 뇌 부위인 ‘대뇌피질’에 주목했다. 장상진 박사과정생은 “신경세포체가 모여 있는 대뇌피질은 어느 정도 정확한 상상 뇌 신호를 파악할 수 있는 적정한 부위”라고 했다. 연구팀은 측정한 상상 뇌 신호에 기계학습 기법을 더해 측정 정확도를 높였다. 그 결과 환자가 상상한 팔 뻗기 방향을 약 80% 정확도로 예측하는 데 성공했다. 연구팀은 또 로봇팔에 측정한 상상 뇌신호를 연동시켜 의도한 방향으로 로봇팔이 이동하는지 실험했다. 네 가지 방향에 대한 의도를 읽어 정확하게 목표물에 도달하는 데 성공했다.

이번 기술은 향후 사지 마비 환자를 비롯한 운동장애 환자들을 도울 수 있을 것으로 기대된다. 다만 상용화를 위해선 비침습적 기술 개발 등의 과제를 해결해야 한다. 정 교수는 “장애인마다 상이한 뇌 신호를 맞춤형으로 분석할 수 있다”며 “의수를 대신할 로봇팔을 상용화하는 데 기여할 것”이라고 말했다.