"생각으로 조종하는 '사이보그 의수' 현실로"

착용자가 외부 조작 없이 생각만으로 움직일 수 있는 인공 사지 기술이 스웨덴에서 현실화됐다.

미국 씨넷은 8일(현지시각) 근육, 뼈, 신경과 직접 연결한 인공 오른팔을 자기 생각대로 움직일 수 있는 스웨덴 남성의 사례를 소개하며 그를 진정한 의미의 '사이보그(cyborg)'라고 지칭했다.

해당 사례 주인공은 10년전 생체 오른팔을 절단하고 지난해 1월 인공팔을 이식받았다.

이 사례 연구를 이끈 스웨덴의 찰머 공대(Chalmers University of Technology) 연구원 막스 오르티즈 카탈란은 인체와 기계간의 혼동을 장기간 안정화하기 위해 세포융합반응(osseointegration)을 활용해 기존과 다른 수준의 (의수와 인체간) 결합을 해냈다고 밝혔다.

카탈란은 이어 인공팔은 골격에 직접 연결돼 기계적인 안정성을 제공하고, 인체의 생물학적 제어시스템인 신경과 근육 역시 신경근육전극(neuromuscular electrodes)을 통해 기계의 제어시스템에 직접 맞닿는다며 이는 인체와 기계간에, 생물학과 메카트로닉스간에 긴밀한 결합(union)을 이뤄낸다고 덧붙였다.

보도에 따르면 인공 팔을 절단 전의 생체처럼 움직일 수 있게 된 스웨덴 남성은 트럭운전수라는 직무를 수행하는 데 물리적으로 필요한 동작인 트레일러 화물 포장이나 기계 조작, 더불어 달걀을 다루거나 아들에게 신겨주는 스케이트 끈 묶기 등 일상적인 동작 모두 수행하게 됐다.

의수를 골격에 직접 부착하는 방식은 전기근육 인공보철물(myoelectric prosthesis)을 쓰는 방식에 비해 의수 구동 범위를 늘려 주는 동시에 부착부위(socket)의 욕창(pressure sores)이라는 부작용을 제거해 주는데다, 뼈를 통해 전달되는 진동에 대한 감각회환(sensory feedback)을 증가시켜 준다는 점에서 획기적이다.

더불어 이식된 전극은 다른 근육으로부터의 간섭 현상을 방지해 피부에 비해 근육에서의 모터 신호를 더 많이 읽어들일 수 있게 해주는데, 달리 말해 이는 더 정교한 움직임을 실현해 줄 수 있다는 뜻이다.

이 다음 과정은 '감각(feeling)'이다. 정보 대부분이 뇌에서 의수로 전달되는 동안에도, 의수와 함께 이식된 신경 속의 전극이 의수에서 뇌로 정보를 보내는 데에 사용될 수 있다. 연구팀은 이미 이런 방향으로 연구를 진행 중이다.

오르티즈 카탈란은 의수와 인체간의 신뢰할만한 커뮤니케이션은 신경 제어 및 감각회환을 임상 구현하기 위해 (필요하지만) 빠져 있던 연결고리로, 이제 그걸 해나갈 단계라고 말했다.

이어 이제껏 사례 환자가 잃어버린 손의 여러 부위에 대해 장기간 안정된 접촉 인식 능력을 보여왔다며 직관적인 감각회환과 제어는 예를 들어 물건을 장애나 불확실성이 있더라도 안정적으로 쥐려 하는 경우 (인체와 의수간의) 상호작용에 매우 중요한데 현재 그런 정보를 제공하는 의수를 갖고 있는 환자는 없지만 우리는 조만간 이런 상황을 바꾸려고 노력중이라고 덧붙였다.

이 사례와 관련된 연구 논문 전문은 과학전문지 '사이언스트랜슬레이셔널메디신'에 게재돼 있다. 다음은 스웨덴 찰머 공대 연구팀의 연구 피험자가 사이보그 의수를 착용하고 뛰어난 구동범위와 정교한 움직임을 보여 주는 영상.