사이보그 기술이 발전한 미래, 장애 극복도 꿈 아니다

영화 <로보캅>에는 아이언맨과 비슷한 로봇이 등장해요. 이 두 로봇의 차이점이 궁금했던 친구들이 있을 거예요. 아이언맨 같은 로봇은 웨어러블 로봇이라고 부른답니다. 옷처럼 입는 착용형 로봇인데, 누구든 입으면 힘이 엄청나게 세지죠. 반면에 <로보캅>의 주인공은 살아 있는 사람의 몸에 기계 장치를 이식한 거예요. 사고로 장애를 입은 사람이 팔과 다리를 의수와 의족으로 바꾼 것과 비슷하죠. 로봇으로 만든 고성능 의수나 의족은 비장애인과 비슷한 생활을 할 수 있도록 도와줘요. 이런 기술은 현실에도 있답니다. 바로 ‘의공학 기술’이에요. 흔히 ‘사이보그 기술’이라고 부르지요.

몸속 신호를 이용한 첨단 의수족 실용화 단계
사이보그 기술을 적용한 첨단 의수 및 의족이 최근 활발히 개발되고 있어요. 우리나라의 경우 한국 기계 연구원이 개발한 ‘스마트 로봇 의족’이 대표적이죠. 이 의족은 환자의 보행 동작을 정밀하게 분석해 만들었어요. 개인별로 맞춤형 보행 모델을 적용하면 착용자의 보행 속도와 지면의 경사도를 순간적으로 측정하고, 발목의 모터에서 나오는 힘을 조정해 자연스러운 보행을 돕지요. 2020년부터 국가 유공자를 대상으로 실제 보급에 들어갔어요. 가격은 1500만 원 정도로 비싸지만 해외에서 판매되는 로봇 의족에 비하면 싸고 성능도 뛰어나다고 해요.
사람의 손을 대신하는 의수도 빠르게 발전하고 있어요. 마네킹처럼 모양만 흉내 내는 단계에서 벗어나 물건을 집고 옮길 수 있는 첨단 의수가 등장하고 있답니다.

 

최신형 의수는 손가락에 정밀 센서와 모터를 탑재하여 문자 보내기, 바나나 껍질 벗기기, 볼펜 쥐기 같은 세밀한 동작도 할 수 있어요. 이 분야의 권위자인 미국인 발명가 딘 케이먼은 2015년에 고성능 로봇 의수 ‘데카 암 시스템’을 발표했답니다. 이 시스템은 암벽 등반을 할 정도로 큰 힘을 낼 수 있는 동시에 동전이나 계란을 집어 옮기는 등 정밀한 작업도 가능하다고 해요.
이 밖에 청력이 나쁜 사람을 위한 인공 달팽이관(인공 와우), 눈이 나쁜 사람을 위한 인공 안구 등도 개발되고 있답니다.

미래 과학 사전


‘사이보그’

의공학 기술로 개발한 인공 신체를 장착한 사람을 ‘사이보그’라고 불러요. 인공 신체에는 인공 장기, 로봇 의수, 로봇 의족 등이 있지요. 
사이보그에도 종류가 있는데, 첫 번째는 의료 및 복지 목적의 사이보그예요. 질병ㆍ재해ㆍ노화 등으로 결함이 생긴 인체를 로봇으로 바꾸는 거랍니다. 두 번째는 ‘슈퍼맨 사이보그’예요. 강한 힘이나 특별한 능력을 얻기 위해 몸의 일부를 기계 장치로 바꾸는 경우지요. 앞서 말한 <로보캅>의 주인공은 의료 및 복지 목적의 사이보그와 슈퍼맨 사이보그가 결합한 사례라 할 수 있어요. 사고로 잃은 팔과 다리 등 몸 대부분을 로봇으로 교체한 주인공이 엄청난 힘을 얻게 되거든요.

▲ 영화  (2014년)
▲ 영화  (2014년)

많은 사람들이 ‘사이보그’와 ‘안드로이드’를 혼동해요. 사이보그는 로봇 기술을 접목한 사람이지만, 안드로이드는 사람과 매우 흡사하게 생긴 완전한 로봇이랍니다. 
 

 


근육 신호 해석하고 뇌파까지 분석
사이보그 기술은 ‘눈치를 얼마나 잘 채는지’가 관건이에요. 즉 사람이 팔이나 다리를 움직이려 하면, 어떻게 그 생각을 재빨리 알아차리고 로봇의 팔다리를 움직일 것인지에 달려 있는 거죠. 좀 전에 이야기했던 데카 암 시스템은 근육에서 발생하는 전기 신호인 근전도를 분석해 움직여요. 팔에서 보내는 신호를 로봇이 감지해 의수를 움직이는 거죠. 하지만 뇌 속에서 발생하는 전기 신호는 너무 복잡하기 때문에 완벽하게 분석하기가 어렵답니다. 뇌의 신경 신호가 인공 신체에 제대로 전달될지도 불확실하고요. 
이런 상황에서 팔이나 다리에 있는 신경에 로봇의 전기 회로를 직접 연결하는 방식도 개발되고 있어요. 팔다리를 움직이는 신경은 뇌파만큼 신호가 복잡하지 않기 때문에, 이론적으로는 사고 전과 비슷한 운동 능력을 되찾는 것도 가능하답니다. 2020년 미국 미시간대 연구 팀에서 만든 로봇 의수 ‘루크’가 이 사례에 해당하지요. 루크는 팔이 절단된 장애인의 남은 팔 끝단에 미세한 근육 신호를 증폭하는 근육 접합 장치를 만들고, 여기에 전극을 연결하는 방식이에요. 루크를 장착한 환자들은 나무 블록 등 물건을 잡거나 들어 올리는 데도 성공했답니다. 

첨단 의수ㆍ의족 기술이 완전히 실용화되려면 마지막 숙제가 남아 있어요. 바로 촉각을 되살리는 것이지요. 사람은 움직일 때 피부 감각을 활용하거든요. 그렇기 때문에 촉각을 느낄 수 있어야 운동 능력을 완전히 회복했다고 할 수 있지요. 우리 몸에서 생겨난 신호를 의수나 의족으로 보내는 것에 그치지 않고, 의수ㆍ의족에 입힌 인공 피부를 통해 감지한 압력, 온도 등의 정보를 우리 몸속 신경으로 되돌려 보내야 해요. 이 부분은 다소 시간이 걸릴 전망이랍니다. 

 

 

 

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