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~2016년 교육부 이야기/신기한 과학세계

'아바타' 원격조종기술, 언제쯤 가능할까?

대한민국 교육부 2010. 2. 10. 09:32
제임스 카메론 감독의 3D SF영화 ‘아바타’가 지난달 23일 외화 중 최초로 1천만 관객을 돌파했다. 

‘아바타’는 여러 면에서 기존의 영화들을 뛰어넘는다. 배우들의 동작을 컴퓨터에 입력하는 기존의 퍼포먼스 캡처(Performance Capture) 기술을 더욱 발전시킨 것이 대표적인 사례다. 카메론 감독은 표정까지 감지해 실시간으로 애니메이션을 만드는 ‘이모션 캡처(Emotion Capture)’를 통해 사람 같지만 뭔가 어색했던 기존 3D 애니메이션의 한계를 극복했다. 생태주의라는 반문명적인 주제를 최신기술로 포장했다는 점에서도 독특하다.

▲ '생각으로 원격의 아바타를 조종한다'는 컨셉으로 국내 1천만 관객을 확보한 영화 '아바타'


무엇보다도 외계인 종족과 인간의 DNA를 합성시켜 마음만으로 원격 조종이 가능한 아바타를 등장시키는 등 혁신적인 과학기술 아이디어를 제시했다는 점에서 높은 점수를 받는다. 

“상상력이 지식보다 중요하다”던 아인슈타인의 명언처럼, 과학은 새로운 아이디어에 의해 발전되어 왔다. SF소설과 영화 등 대중매체들도 큰 몫을 담당했다. 미국의 TV 드라마 ‘스타트렉(Star Trek)’ 시리즈가 당시 과학도들의 상상력을 자극해서 휴대폰과 MRI 촬영기가 탄생한 일화는 유명하다.

영화 ‘아바타’에서 펼쳐진 미래는 언제쯤 현실에 등장하게 될까? CNN 인터넷판은 최근 ‘아바타 컨셉, 정말로 가능할까(Is the Avatar concept really possible?)’이라는 제목의 기사를 통해, 영화 ‘아바타’에 등장한 과학기술이 현재 실현가능한지를 점검했다. 

“수십년, 아니 수백년은 지나야 이런 정밀한 수준의 상호작용 시스템을 만들 수 있을 겁니다.”

펜실베니아대 신경학·생체공학과 부교수인 브라이언 리트(Bran Litt)는 영화 속 미래가 지금은 불가능한 일이라고 못박으면서도, 마음으로 사물을 조종하는 ‘아바타 시스템’의 기초적인 부분은 이미 연구 중이라고 밝혔다. 

전체를 블록쌓기 놀이에 비유한다면, 아직은 각 블록이 어떻게 생겼는지 이해하기 시작하는 걸음마 단계에 불과하다. 그러나 이 기술을 통해 오락과 의료 분야에서는 이미 시제품을 만들어내고 있다.


   미래기술 1. 생각으로 물체 움직이기
 

미겔 니콜렐리스(Miguel Nicolelis)가 이끄는 미국 듀크대 신경과학 연구팀은 이미 2008년 원숭이의 뇌에 전극을 부착해 로봇을 걷게 만드는 데 성공한 바 있다. 붉은털 원숭이의 뇌 구역 중 운동신경을 제어하는 부분에서 전기신호를 포착해 이를 수천km 떨어진 일본 연구소의 로봇에 실시간으로 입력하는 방식이다.

샌디에고에 위치한 캘리포니아대 인지신경과학 연구팀은 생각만으로 컴퓨터 게임 속 자동차와 비행기를 조종하는 방법을 개발해냈다. 연구책임자인 하이미 피네다(Jaime Pineda)는 “뇌는 실제와 상상을 구별하지 못하기 때문에, 움직임을 상상하는 것만으로도 뇌 운동중추가 활성화되는 것”이라고 원리를 밝혔다.

자폐증 아동을 치료하는 데도 이 기술이 활용된다. 자폐증 환자들은 뇌 구역간 연결성이 활발하지 못한데, 뇌파를 이용한 컴퓨터 게임을 10주~20주 정도만 해도 증상이 완화되어 사회성이 높아진다는 것이다.


   미래기술 2. 정보 업로드하기
 

영화 ‘아바타’에서는 인간의 생각이 실시간으로 원격 아바타에 전송되는데, 데이터의 양을 따지면 어마어마한 수준이다. 현재 기술로는 분당 7~20단어 정도를 타이핑하는 것이 가능한 수준이다. 

뉴욕 워즈워드 센터(Wadsworth Center)의 연구팀은 사람들의 머리에 전극을 부착해서 글자를 타이핑하게 만드는 시스템을 운영 중이다. 이 기술은 CNN 인터넷판 5일자 뉴스를 통해 소개되기도 했다. ‘생각만으로 이메일을 쓴다(Writing e-mails with her mind)’는 뉴스에서는 루게릭 병에 걸린 환자가 뇌파기기를 이용해 이메일을 쓰는 모습을 소개했다.

▲ 간호사가 루게릭병 환자인 캐시 울프(Cathy Wolf)에게 기기를 부착하고 있다.

루게릭병 판정을 받은 캐시 워프(Cathy Wolf)는 지난 10년 동안 온몸의 근육이 점점 굳어져, 지금은 눈썹만을 움직일 수 있는 상태다. 의료진은 눈썹의 움직임만으로 의사소통을 가능케 하는 특수기기를 캐시의 머리에 부착했다. 

그러나 조만간 눈썹 근육마저도 무기력해질 때를 대비해 뇌파로 이메일을 작성하는 기기에 적응하는 훈련 중이다. ‘뇌 컴퓨터 인터페이스(Brain Computer Interface)’라 불리는 장치다. 

조너던 월퍼(Jonathan Wolpaw) 연구원은 “머리 속에서 생각하는 알파벳이 화면에 등장하게 된다”며, 속도만 개선시킨다면 생각만으로 글을 쓰는 일이 지금도 가능하다고 밝혔다. 거윈 셔크(Gerwin Schalk) 연구원은 “뇌에서 특정 정보만을 추출하는 일은 불가능하지 않다”고 말하며, 뇌파 관련기술이 앞으로 계속 발전하게 될 것임을 시사했다.

또한 리트 교수 연구팀은 수술하지 않고도 뇌의 특정구역을 자극하는 것만으로 간질 증상을 완화시키는 특허를 보유하고 있다. 발작을 일으키는 뇌 구역의 비정상적인 특징을 이해해야 가능한 일이다.

▲ 뉴로스카이(NeuroSky)사가 개발한 뇌파감지기의 광고 포스터

뇌파 활용기술은 컴퓨터 게임의 도구로도 쓰인다. 5일 게재된 ‘생각으로 물체를 움직이는 방법(How the mind can move objects)’이라는 뉴스에서는 실리콘밸리에 위치한 뉴로스카이(NeuroSky)라는 회사가 개발한 ‘스타워즈 포스 훈련기(StarWars Force Trainer)’를 소개했다. 

머리에 헤드셋을 쓰고 기기에 담겨진 작은 공에 시선과 마음을 집중시키면, 훈련기가 뇌파를 읽어내 공을 떠오르게 한다. 이 시스템을 활용하면 자동차 등 더 큰 물체를 움직일 수도 있다. 홍보담당 탠시 브룩(Tansy Brook)은 “이 기계를 이용해서 가상 운동회 같은 TV 프로그램을 만들 계획”이라고 밝혔다. 

일각에서는 테러리스트가 폭탄장치를 원격조종하는 데 쓰일 수도 있다는 우려를 하지만, 긍정적인 측면에서의 활용도도 무궁무진하다. 미국 양궁 국가대표팀은 머리에 뇌파측정기를 부착하고 연습에 매진한다. 집중력이 높아지는 순간을 기기가 기록하고 알려준다. 대표팀 선수 대부분이 “집중력이 향상되는 효과를 보았다”고 입을 모은다. 


   미래기술 3. 감각과 감정 옮기기
 

리트 교수는 “뇌의 특정부위에 핀을 꼽고 신경망을 자극하는 방식을 통해, 특정 부위가 온도와 압력의 차이라든가 통증을 느끼게 하는 기술은 이미 완성된 상태”라고 밝혔다. 또한 인공기관을 사용해서 청각장애인을 돕는 제품도 등장했다.

“그러나 인위적으로 감정을 느끼게 하거나 시각정보를 전송하는 수준과는 큰 격차가 존재하는 것이 현실입니다.”

기술적인 부분도 장애물로 작용한다. 원격전송이 가능하다고 가정해도, 인간의 의식 전체를 전송하려면 막대한 양의 정보를 순식간에 전달하는 쌍방향 네트워크 기술이 필요하다. 현실적인 수준에서는 불가능한 이야기다. 더구나 인간의 의식을 어떻게 규정할 것인지도 분명하지 않다. 

이러한 문제들 때문에 미국 피츠버그대 신경과학자 앤드루 슈워츠(Andrew Schwarts)는 "굉장한 영화이긴 하지만 아직은 그저 ‘판타지(fantasy)’에 불과하다"고 평가하기도 했다는 것이 CNN 뉴스의 결론이다.

침대에 누워 생각만으로 원격의 아바타를 조종하는 일, 아직은 먼 미래의 이야기인 셈이다.

 한국과학창의재단  사이언스타임즈 

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