손 대신 ‘생각’으로 조작…‘BCI 프로젝트’ 본격화

[IT동아 김동진 기자] 사람이 기기를 조작하는 방식은 오랜 시간 큰 틀에서 변하지 않았다. 키보드와 마우스 이후에는 터치와 음성 인식이 등장했지만, 여전히 손이나 목소리로 명령을 전달하는 구조다. 이런 흐름에 변화를 예고하는 기술이 등장했다. 사람의 ‘생각’을 직접 입력 신호로 활용하는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI, Brain-Computer Interface)다.

출처=셔터스톡

최근 과학기술정보통신부가 BCI 관련 연구개발 프로젝트를 본격 추진하면서 국내에서도 이 기술이 다시 주목받고 있다. 단순한 기초 연구를 넘어 실제 활용 가능성을 염두에 둔 프로젝트라는 점에서 의미가 있다. 그동안 해외 기업과 연구기관 중심의 BCI 프로젝트 흐름에 국내도 대응에 나서면서 선도 기술을 향한 주도권 경쟁이 본격적으로 시작됐다는 평가가 나온다.

생각을 입력으로 바꾸는 기술 ‘BCI’

BCI는 뇌에서 발생하는 전기 신호를 읽어 기계가 이해할 수 있는 형태로 변환하는 기술이다. 사용자는 손을 움직이거나 말을 하지 않아도, 특정한 ‘의도’를 떠올리는 것만으로 기기를 제어할 수 있다. 개념 자체는 오래전부터 연구돼 왔지만, 최근에는 센서 기술과 데이터 처리, 인공지능 분석을 결합하면서 실제 활용 단계로 넘어가는 모습이다.

출처=셔터스톡

특히 BCI는 단순히 ‘신호를 읽는 기술’을 넘어, 뇌 신호를 해석하고 다시 기계 명령으로 변환하는 일종의 번역 과정에 가깝다. 뉴런에서 발생하는 미세한 전기 신호를 수집한 뒤, 이를 패턴 단위로 분석해 사용자의 의도를 추정하는 방식이다. 최근에는 딥러닝 기반 알고리즘이 적용되면서 신호 해석 정확도가 빠르게 개선되고 있다.

해외에서는 이미 BCI를 활용한 사례가 구체화되고 있다. 의료 분야에서는 신체 움직임이 제한된 환자가 컴퓨터를 조작하거나, 문장을 입력하는 데 BCI가 활용된다. 실제로 마비 환자가 생각만으로 커서를 움직이고 텍스트를 입력하는 실험이 이어지고 있으며, 일부 연구에서는 분당 수십 단어 수준의 의사소통도 구현되고 있다.

최근에는 한 단계 더 나아간 시도도 등장했다. 2024년 일론 머스크가 이끄는 뉴럴링크는 인간 대상 BCI 칩 이식 실증에 착수했고, 초기 실험에서 환자가 생각만으로 커서를 제어하는 데 성공했다고 밝혔다. 과거 유선 기반 장비에 의존했던 실험과 달리, 무선 통신과 고밀도 전극 기술을 적용했다는 점에서 기술적 진전이 이뤄졌다는 평가가 나온다.

뉴럴링크가 공개한 임상실험 현장 / 출처=뉴럴링크 홈페이지

뇌 신호를 기반으로 간단한 게임을 조작하거나, 가상현실(VR) 환경에서 인터페이스를 제어하는 기술이 공개되고 있다. 아직은 제한된 환경에서의 실험적 성격이 강하지만, 기존 입력 장치를 대체할 수 있는 가능성을 보여준다는 점에서 의미가 있다.

이러한 흐름을 감안하면, 이번 과기정통부 BCI 프로젝트는 단순히 새로운 기술을 개발하는 차원을 넘어 ‘입력 방식의 변화’라는 흐름에 대응하기 위한 시도로 볼 수 있다. 지금까지의 인터페이스가 물리적 동작이나 음성을 기반으로 했다면, BCI는 인간의 의도를 직접 반영한다는 점에서 구조적인 차이가 있다.

특히 향후 다양한 산업과의 결합 가능성도 주목된다. 의료 분야에서는 재활 치료나 신경계 질환 대응에 활용될 수 있고, 정보기술 분야에서는 새로운 사용자 인터페이스로 자리 잡을 가능성이 있다. 자동차 산업에서도 운전자 상태를 실시간으로 파악하거나, 의도를 기반으로 한 직관적인 제어 방식으로 확장될 여지가 있다. 이는 단순한 편의성 개선을 넘어 안전과도 연결될 수 있는 영역이다.

상용화까지 남은 과제도 명확

다만 BCI 기술이 곧바로 일상으로 확산될 것이라고 보기는 어렵다. 아직 해결해야 할 과제가 적지 않기 때문이다. 우선 뇌 신호를 정확하게 읽고 해석하는 문제다. 사람의 생각은 매우 복잡하고 개인차가 크기 때문에, 이를 안정적으로 데이터화하는 과정 자체가 쉽지 않다. 동일한 의도라도 상황이나 사용자에 따라 신호 패턴이 달라질 수 있다.

장비 측면의 한계도 존재한다. 현재는 머리에 센서를 부착하거나 별도의 장치를 착용해야 하는 경우가 대부분이다. 일부에서는 뇌에 직접 장치를 삽입하는 방식도 연구되고 있지만, 이는 수술 과정과 장기적인 안전성 문제를 동반한다. 감염이나 조직 손상, 장치 안정성 등 물리적 리스크 역시 여전히 해결 과제로 남아 있다.

데이터 측면에서도 논의가 필요하다. 뇌 신호는 개인의 의도와 상태를 직접적으로 반영하는 정보인 만큼, 기존 생체정보보다 훨씬 민감하다. 단순한 개인정보를 넘어 ‘생각’에 대한 정보가 외부로 노출될 수 있다는 점에서, 데이터 수집과 활용 범위, 보안 기준에 대한 사회적 합의가 필수적이다.

그럼에도 BCI가 주목받는 이유는 분명하다. 지금까지의 인터페이스가 ‘행동’을 기반으로 했다면, BCI는 ‘생각’을 기반으로 한다. 입력 방식 자체가 바뀌는 변화다. 이는 단순한 편의성 개선을 넘어, 인간과 기계의 관계를 다시 정의할 가능성을 내포한다.

정부, BCI 드라이브…국가 R&D 본격화

이러한 흐름 속에서 정부도 대응에 나섰다. 과학기술정보통신부는 제44차 생명공학종합정책심의회를 통해 ‘뇌 미래산업 국가 R&D 전략’을 발표하고, BCI를 포함한 뇌과학 분야를 차세대 전략 산업으로 규정했다.

해당 전략은 ▲BCI 미래산업 육성 ▲뇌신경계 신약 개발 ▲뇌산업 클러스터 조성 ▲뇌과학-인공지능 융합 및 뇌지도 데이터 구축 ▲인프라·제도 확립 등으로 구성된다. 단일 기술 개발을 넘어 연구, 산업, 제도 전반을 동시에 구축하겠다는 접근이다.

과기정통부는 특히 BCI를 중심으로 국내 뇌연구 생태계와 인공지능, 의료, 첨단제조 역량을 결집하는 도전적인 R&D 프로젝트를 신속하게 추진하겠다는 계획을 밝혔다. 기술이 막 태동하는 시점에서 ‘퍼스트무버’로 자리 잡겠다는 전략적 판단이 반영된 것으로 보인다. 이에 따라 향후 10년~20년 내에는 키보드나 스마트폰이 아닌, 뇌와 직접 연결된 형태의 인간-기계 인터페이스가 등장할 가능성도 제기된다.

과기정통부 관계자는 “미래 선도 기술에 대한 선제적이고 과감한 투자를 통해 미래 기술 경쟁의 주도권을 확보하겠다는 의지를 담아 BCI 프로젝트를 발표했다”며 “산학연과 협력해 주요국에 뒤처지지 않는 기술 경쟁력을 갖추겠다”고 말했다.

아직은 넘어야 할 장벽이 많지만, BCI는 분명 다음 단계의 인터페이스로 향하는 흐름의 중심에 서 있다. 기술의 완성도뿐 아니라 이를 둘러싼 산업과 제도, 사회적 합의까지 함께 만들어지는 과정이 앞으로의 성패를 좌우할 전망이다.

IT동아 김동진 기자 (kdj@itdonga.com)