[뉴스비전e 박준상 기자] 최근 헬스케어 부문에서 최첨단 로봇기술을 의료 및 재활 복지 서비스에 접목해 응용하는 것이 중요한 이슈로 떠오르고 있다.

세계적인 인구 고령화와 전문 의료 인력의 부족 현상에 따라 헬스케어 시스템에서 로봇이 차지하는 비중이 앞으로 점점 더 커질것으로 전망되기 때문이다.

시장조사기관들은 보건의료 로봇 시장이 오는 2021년엔 28억 달러 규모로 커질것으로 내다보고 있다.

특히 외골격 로봇과 보철 장비 등 재활 로봇 부문이 빠르게 성장할 것으로 기대하고 있다.

4차 산업혁명시대 보건 분야의 핵심인 헬스케어 로봇에 대해 알아본다. [편집자 주]

[⑤생각만으로 기계를 움직이는 BMI 기술 개발 '한창' ]

최근에는 팔다리 제어 신경을 재배치하는 새로운 수술 방법과 결합해 자연스럽게 사지를 움직일 수 있는 방식의 재활 로봇이 시도되고 있다.

뇌신경과 근육을 연결하는 최첨단 의료과학 수술을 통해 이전에 사용하던 신경의 경로를 변경하여 새로운 근육으로 다시 연결한 다음 예비 근육에서 근전도를 통해 사지 움직임에 대한 사용자의 의도를 전달하는 것이다.

뇌신경과 연결되어 직접 팔과 손가락을 움직일 수 있는 인공 ‘로봇 팔’을 구현하는 것이다.

미국 존스홉킨스대 응용 물리학 연구소(Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, APL)는 근육 움직임을 위한 패턴 인식 훈련을 통해 사용자가 인공 팔을 자유롭게 제어할 수 있는 기술을 개발하고 있다.

사용자에게는 패턴 인식 시스템에 관한 알고리즘을 통해 어떤 근육들이 수축하는지, 또 근육 간에 통신이 어떤 주기와 진폭으로 일어나는지 숙지하는 훈련이 필요하다.

패턴 인식 훈련을 마친 후 사용자는 자신의 몸과 어깨에 맞는 인공 팔을 장착하고 가상 환경에서 시뮬레이션을 통해 일상적인 활동에 적합한 제어 연습을 진행하게 된다.

한편, 경로 변경된 신경의 감각 뉴런이 작동하게 되면서 신경이 재배치된 부위에서 손발의 감각을 감지할 수 있다는 점이 확인됐으며 이는 인공 팔다리에 촉각을 제공할 수 있는 인터페이스로 활용 가능할 전망이다.

여기서 더 나아가, 뇌신경 신호를 실시간으로 해석해 활용함으로써 생각만으로 로봇이나 기계를 움직이는 BMI(Brain Machine Interface) 기술개발이 한창이다.

인체에 손상을 주지 않고 뇌파 및 뇌 혈류 계측장치를 사용해 뇌 활동을 계측하고 여기에 신호처리를 실시해 사람이 의도하는 바를 검출하는 것이다.

미세전극을 특정 신경세포 주변에 위치시켜 전기신호를 잡아내 특정 명령으로 전환하면 마비된 자신의 신체 또는 외부 기계를 조절하는 것이 가능토록 하는 방식이다.

이를 위해 기능성 자기공명 영상장치(fMRI), 뇌자도(MEG), 근적외선 뇌 계측장치(NIRS), 뇌파도(EEG) 등을 사용하게 된다.

미국 시카고 재활의학연구소의 인공 팔다리 연구센터는 사람의 뇌로부터 신경활동을 측정해 생각을 읽어 들인 다음, 이 정보를 기계에 보내서 의지대로 움직이는 인공 팔다리를 개발하는 프로젝트를 진행하고 있다.

지난해 미국 전기자동차 업체 테슬라(Tesla)의 CEO 엘런 머스크(Elon Musk)는 뇌와 컴퓨터 연결에 중점을 둔 새로운 벤처기업 Neuralink의 출범을 선언하고, 한걸음 더 나아가 뇌 임플란트 개발 계획을 발표했다.

한국로봇학회는 보고서를 통해 "현재의 BMI 기술개발 진행 상황을 고려할 때, 스마트 인공 보철 및 보조기의 향후 제어 시스템에는 생각만으로 여러 관절을 제어 할 수 있는 두뇌의 직접 인터페이스에 의지할 수 있는 여지가 커질 것"이라고 전망했다.

특히 "이 BMI 기술은 표적근육 신경재식수술과 결합해 자유롭고 자연스러운 스마트 보철 경험을 제공할 것"이라고 분석했다.