‘공각기동대’ 사이보그 여전사, 현실에서 가능할까

사이보그 기술 어디까지 왔나

3월 개봉하는 할리우드 영화 ‘공각기동대: 고스트 인 더 쉘’의 포스터. 1995년 개봉한 SF 애니메이션을 리메이크했다. 롯데엔터테인먼트 제공

“난 온몸이 완전한 기계야. 뇌조차 진짜인지 알 수 없지. 어쩌면 나는 처음부터 존재하지 않는 사람인지도 몰라.”

1995년 개봉한 SF 애니메이션 ‘공각기동대: 고스트 인 더 쉘’에서는 여성 사이보그(인간과 기계를 융합한 존재)인 ‘구사나기’ 소령이 주인공으로 등장한다. 이 작품은 드림웍스와 파라마운트 픽처스 등 할리우드 유명 영화사에 의해 22년 만에 실사 영화로 다시 태어났다. 국내에는 3월 말 개봉한다. 1995년 작품에 나타났던 상상 속 사이보그 기술은 과연 얼마나 현실로 다가왔을까.



○ 인간-기계 연결 기술 꾸준한 진보

사이보그 기술은 의족이나 의수 개발에 실제로 쓰이고 있어 사고로 팔이나 다리를 잃은 환자, 척수마비 환자 등에게 희망이 되고 있다. 근육 속 미세한 전기의 흐름을 감지하는 근전도 방식 등이 자주 쓰인다. 흔히 ‘인간-기계 연결(HMI)’ 기술이라고 불리며 입으면 힘이 세지는 웨어러블 로봇(일명 아이언맨 로봇)도 비슷한 기술을 이용한다. 사람의 팔다리 신경에 직접 기계장치를 연결하는 방식도 인기다. 단기간에 실용화가 가능할 걸로 기대된다.

그러나 전신마비 환자나 하반신마비 환자 사례를 보면 팔다리의 신경 자체가 죽어있는 경우가 많다. 이럴 때는 두뇌와 기계장치를 연결하는 ‘뇌-기계 연결(BMI)’ 기술이 필요하다. 미게우 니콜렐리스 미국 듀크대 교수 팀이 대표적이다. 니콜렐리스 교수 팀은 2014년 6월 브라질 월드컵 개막식 당시 하체 마비 환자에게 웨어러블 외골격 로봇을 입혀 월드컵 시작을 알리는 시축행사를 하는 데 성공했다.

니콜렐리스 교수 팀은 뇌에서 생기는 미세한 전기장을 특수 헬멧으로 측정하는 방법을 쓴다. 그러나 신호가 미약해 보통은 두뇌에 직접 전극을 심는 방법을 사용한다. 2012년 피츠버그대 의대 연구진은 9년 동안 사지를 움직일 수 없었던 환자의 두개골을 열고 두뇌에 직접 전극을 시술했다. 환자는 이 시술 후 침대머리에 설치된 로봇 팔을 생각만으로 움직여 초콜릿이나 커피 등 음식을 스스로 집어 먹었다.

국내에선 신형철 한림대 교수 팀이 이 방법으로 2009년 ‘말하는 강아지’ 개발에 성공했다. 강아지의 뇌파를 컴퓨터로 분석해 미리 저장해 둔 여러 문장 중 하나를 선택해 들려주는 방식이다. 정상돈 한국전자통신연구원(ETRI) 시냅스소자창의연구실장은 “뇌 신호 해석 기술은 진보했지만, 로봇 팔이나 다리가 느낀 감각을 신경계로 되돌려 보내는 기술은 아직 걸음마 단계라 영화 속 주인공 같은 완전한 사이보그 개발 시점은 아직 점치기 어렵다”고 말했다.

○ 기계-세포의 완전 융합도 연구

생명체와 기계를 완벽에 가깝게 결합하려는 시도도 있다. 흔히 ‘생체 융합(bio-hybrid) 기술’이라고 불리며 세포 단위에서 기계와 실제로 융합해 하나의 생명체처럼 움직이게 만드는 방법이다. 아직 기초기술 연구 단계라 실용화 여부는 불투명하다.

2016년 11월 타헤르 사이프 미국 어바나샴페인 일리노이대 기계과학 및 공학과 교수 팀은 극도로 작은 미세전자기계시스템(MEMS)을 쥐의 심장세포에 통합한 ‘바이오 하이브리드 기계’를 만들어 내는 데 성공했다. 쥐의 심장근육세포를 고분자 끈 위에서 배양하고, 이를 MEMS와 연결한 것이다. 당시 연구진은 세포와 기계장치가 상호작용을 하는 것을 확인했다. 국내에선 최정우 서강대 화학생명공학과 교수 팀이 비슷한 연구를 하고 있다. 연구진은 쥐의 심근세포를 배양한 다음 가오리와 같은 모양의 작은 로봇 뼈대에 부착하는 데 성공하기도 했다.
　　
전승민 동아사이언스 기자 enhanced@donga.com