1.4㎏의 우주, 바로 인간의 뇌다. 1000억개의 신경세포가 복잡하게 얽혀 있는 뇌는 신경계의 중추로 신체 각 부분을 통솔하고, 생각과 기억, 상상 등 인간의 복잡한 정신 활동을 지배하는 인체의 핵심 기관이다.

황인상 기자 his@

뇌의 비밀을 알아내려는 인지과학과 뇌의 작동 원리를 구현하는 첨단기술의 만남, 그 정점에 바로 뇌공학이 있다. 전문가들은 아직까지 인류가 풀어낸 뇌의 비밀은 고작 10%밖에 안 된다고 말한다. 무궁무진하게 남아 있는 나머지 미지의 영역을 두고 전 세계가 소리 없는 경쟁을 벌이고 있는 중이다.

광음향 뇌-기계 인터페이스 분야 개척

▲ 한재호 교수

뇌 연구는 뇌신경계의 신경생물학 및 인지과학적 이해를 바탕으로 뇌의 구조와 기능의 근본원리를 파악하는 연구 분야로, 기초과학, 의학, 공학, 심리학 등 여러 분야가 서로 연관돼 있는 융합학문의 성격을 갖고 있다. 뇌를 연구한다는 것은 인간의 육체와 정신을 모두 이해하려는 것으로, 한 가지 분야 기술로 접근할 수 없다는 특징을 갖고 있는 것이다. 최근 국내 뇌공학 연구 분야를 선도하고 있는 고려대학교 뇌공학과는 지난 2009년 설립 이래 창의적 사고력, 신기술 적응력, 실용적 응용력을 고루 갖춘 뇌과학 분야 전문 인력 양성을 위해 매진해왔다. 그 일환으로 매년 해외 석학들의 강의가 한국에서 진행되고 있으며, 해외교수와 국내교수의 공동 연구지도를 통해 국제적 감각을 갖춘 인재를 양성하고 있다. 또한 fMRI, EEG, NIRS 등 고가의 실험 장비를 도입하여 최신 기술을 접목한 연구가 가능하도록 노력하고 있으며, 뇌공학과-뇌공학연구소 간의 연계를 통해 구축된 세계 최고 수준의 연구와 교육체제를 기반으로 교과과정을 운영 중이다.

2011년 부임한 한재호 고려대학교 뇌공학과 교수는 국내 뇌공학 분야의 발전을 선도하는 신진 연구자로 주목을 받고 있는 인물이다. 레이저 및 의공학 연구를 통해 뇌공학자의 길로 들어선 이래 아무도 도전하지 않았던 광음향 뇌-기계 인터페이스 분야를 개척하고 있는 그는 현재 고려대학교에서 뇌인지과학융합전공의 주임을 맡고 있으며 후학 양성과 더불어 뇌공학 분야의 발전을 위한 연구를 꾸준히 진행하고 있다. 한 교수를 필두로 한 연구팀은 뇌에 조사해주는 레이저 광원에 대한 전기·광학적 모델링을 기계공학 분야의 국제전문학술지 상위 10% 저널인 IEEE/ASME Transactions on Mechatronics에 논문을 게재하는 등 우수한 연구 성과도 거두었다. 현재 실제 동물(쥐)의 행동을 제어하는 인터페이스 연구를 계속 진행 중인 한재호 교수는 초기 결과의 경우 이미 IEEE EMBS Neural Engineering Conference에서 발표를 했으며, 앞으로도 가시적인 연구 성과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

원천기술 확보 통해 국가 경쟁력 강화 도모

▲ 한재호 고려대학교 뇌공학과 교수는 국내 뇌공학 분야의 발전을 선도하는 신진 연구자로 주목을 받고 있는 인물이다.

“생체 신호의 측정, 분석이 요구되는 산업의 원천 기술인 ‘뇌-기계 인터페이스’는 의료, 헬스케어, 기능성 게임 등에 적용해 막대한 부가가치를 창출할 수 있으므로 국가의 신성장 동력이자 미래 유망 산업으로 떠오르고 있다.” 현재 한재호 교수는 바이오의광학 기술 연구 경험을 토대로 뉴로 포토닉스 및 인터페이스 개발, 망막·뇌 영상 진단기기 개발, 생체 신호 및 영상처리 알고리즘 기술 등의 분야를 연구 중이다. 최근에는 미래창조과학부 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행하는 ‘광음향 뇌-기계 인터페이스 기술 연구’로 학계에서 두각을 나타내고 있다. 지금까지 뇌-기계 인터페이스 분야에서 광음향 기술이 접목되거나 융합된 기술은 존재하지 않았다. 이에 한 교수는 뇌 및 조직 등에서 나타나는 광음향학적 반응특성을 규명하여 적용 가능성을 밝히고, 외부자극에 따라 나타나는 감각반응 특성을 연구하여 향후 뇌-기계 인터페이스로의 실현 가능성을 규명하겠다는 계획이다.

한재호 교수는 “앞으로 10여년 내 사업성 및 전 세계 연구동향을 바라보았을 때, 뇌-기계 인터페이스 분야 독창적인 선도 연구 그룹으로 발전할 것”이라며 “뇌-기계 인터페이스 연구를 통한 미래 성장 동력 확충 및 삶의 질 선진화에 기여하겠다”고 전했다. 뇌공학 분야는 다른 기술 분야에 비해 전 세계적으로 아직 태동기에 불과하다. 하지만 이미 세계 선진국들은 20세기 말부터 뇌 연구의 중요성을 인식하고 국가 차원의 연구개발(R&D)에 돌입, 최근 우리나라 등 여러 국가들이 기초연구 및 원천기술 확보를 위한 경쟁에 뛰어들고 있다. 뇌공학 분야의 원천기술 확보 및 융복합형 학문 교육과 세계적 수준의 교육 체제 확립을 위해 비지땀을 흘리고 있는 한재호 교수의 향후 행보에 귀추가 주목된다. NM