[thegmnews] 뇌-컴퓨터 인터페이스는 뇌와 컴퓨터를 연결해 서로 직접 상호작용이 가능해지도록 한 인간 인터페이스 장치를 말한다. 주로 신호 수집, 신호 처리, 외부 장치 제어 및 신경 피드백으로 구성된다.

 

신경 피드백은 핵심적인 단계로, 출력형 Brain-Computer Interface(BCI)와 입력형 BCI를 연결해 상호 작용하는 폐쇄형 시스템을 형성한다. 즉 상호 작용형 BCI를 통해 진정한 뇌-컴퓨터 사이의 상호작용이 일어나는 것이다.

 

뇌-컴퓨터 인터페이스 기술은 50년 이상의 연구 단계를 거쳐 현재 기술의 폭발기에 도달했다. 미국, EU, 일본, 한국, 호주 등 여러 국가의 정부, 연구 기관 및 기업들은 뇌-컴퓨터 인터페이스에 투자하며, 글로벌 뇌과학 분야에서 전략적 고지를 확보하기 위해 노력하고 있다.

 

 

■기술 어디까지 진보했나

 

뇌-컴퓨터 인터페이스는 전극의 삽입 위치와 깊이에 따라 비침습식(비외상), 반침습식(침습을 하여 전극을 뇌경막이나 뇌막 위로 삽입), 침습식(침습해 뇌 피질 아래까지 전극을 삽입) 세 가지 유형으로 나뉜다.

 

전극이 깊게 이식될수록 획득되는 뇌전도(EEG) 신호의 품질이 향상되고 신호의 주파수가 높아진다.

 

비침습식 뇌-컴퓨터 인터페이스는 뇌-컴퓨터 인터페이스 시장 규모의 86%를, 침습식과 반침습식 뇌-컴퓨터 인터페이스는 14%를 각각 차지한다.

 

현재 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술과 윤리, 안전 등 요소의 제약으로 인해 여러 국가의 과학 연구 기관과 기업 모두 비침습식 뇌-컴퓨터 인터페이스에 중점을 두고 있으며 비침습식 분야에 대한 연구 개발 투자에 집중하고 있다.

 

비침습식 뇌-컴퓨터 인터페이스의 연구 개발에 대한 투자도 침습식 뇌-컴퓨터 인터페이스보다 훨씬 높다.

 

현재 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술은 여전히 여러 문제점이 존재한다. 예컨대 침습식 전극 소재의 손상 우려, 비침습식 전극 소재의 불편감, 칩 알고리즘 미흡, 알고리즘 훈련 데이터 부족, 소프트웨어 성능 불균형 등이 있다.

 

 

 

뇌-컴퓨터 인터페이스의 업스트림은 EEG 획득 장비, 칩, 관련 알고리즘 및 외부 중첩을 포함한 구성 요소 공급업체이고, 미드스트림에는 EEG 수집 플랫폼과 뇌-컴퓨터 인터페이스 장비가 포함된다.

 

다운스트림은 주로 의료 기관, 과학 연구 기관, 교육, 엔터테인먼트, 기본 운영 장비, 군사 및 국방 등 뇌-컴퓨터 인터페이스를 실제로 응용하는 주체들이다.

 

현재 뇌-컴퓨터 인터페이스 산업은 엔터테인먼트, 교육, 스마트 홈, 모빌리티 등 다양한 산업에서 상업적으로 활용되고 있으나 개인 소비자 시장 전략은 여전히 개발자의 ‘수요 창출’ 단계에 머물러 있어, 소비자의 핵심 수요를 충족시키지 못하고 있는 실정이다.

 

글로벌 뇌-컴퓨터 인터페이스의 다운스트림 애플리케이션 중 의료 분야가 62%로 가장 큰 비중이며, 기타 분야가 38%를 차지한다.

 

이는 현재 세계에서 뇌-컴퓨터 인터페이스의 응용 분야가 주로 의료 산업에 있으며 주로 의료 기기에 뇌-컴퓨터 인터페이스를 적용하고 있음을 보여준다.

 

 

 

특히 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술을 재활 분야에 적용하는 기술이 더욱 성숙해지고 자본의 투입이 활발해짐에 따라 해당 분야는 주요 시장으로 발전해 가고 있다.

 

미래에는 뇌-컴퓨터 인터페이스가 재활 의료를 중심으로, 엔터테인먼트, 교육, 모빌리티, 스마트 홈 등 여러 산업 생태계에서 구현되면서, ‘1+N’의 다양한 산업 생태계를 형성할 것으로 기대된다.

 

 

 

■어디까지 발전 가능할까

 

대체로 중국 뇌-컴퓨터 인터페이스의 산업 발전 모드는 자체개발, 산업협동, 정책유도 등 3가지 유형으로 나뉜다.

 

자체 개발: 항저우의 BrainCo 회사를 예로 들면, 이 회사는 자체 개발을 통해 뇌-전기 신호를 기반으로 한 스마트 의족을 성공적으로 개발해 절단 환자의 일상 활동을 돕고 있다.

 

한비청(韩璧丞) 교수는 박사학위를 받는 동안 브레인코(BrainCo)를 창업해 비침습적 뇌인터페이스 분야 최초의 유니콘 기업으로 성장 시켰다.

 

산업 협동: 중국과학원 선전선진기술연구원(中国科学院深圳先进技术研究院)과 화웨이기술유한공사(华为技术有限公司)가 협력해 만든 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술에 기반한 스마트 장비는 노인의 삶의 질을 향상시키는 것을 목표로 한다. 이러한 산학연 통합 모델은 기술 혁신과 시장 응용의 연결을 효과적으로 촉진하고 산업 발전을 가속화시켰다.

 

 

정책 지도: 뇌 인터페이스 산업에 대한 중국 정부의 정책 지원도 기업에 실질적인 이익을 가져다 주고 있다. 예를 들어, 상하이 정부는 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 연구 개발 및 응용에 재정 지원을 제공하고 기업이 이 분야에서 혁신을 수행하도록 장려한다.