2013년 10월 8일 화요일

로봇다리 세진이의 꿈을 이뤄드립니다!

얼마 전 뉴욕으로부터 감동적인 소식이 날아들었습니다. 태어날 때부터 두 발과 오른손 손가락 3개가 없는 장애를 가지고 태어난 김세진(17)군이 장애인 최초로 뉴욕 허드슨강의 10km 역영 도전에 성공하였다는 소식이었습니다. 그동안 김세진군은 불편한 몸임에도 불구하고 로키산맥 등정, 10km 단축마라톤 우승, 세계장애인선수권 수영대회 3관왕 등 많은 도전노력으로 진한 감동을 주었었는데요, 이번 도전을 위해서도 5kg의 납덩이를 이고 매일 14km씩을 달리는 혹독한 훈련을 했다고 하네요.

장애인 최초로 뉴욕 허드스강 10km 역영에 성공한 김세진(17)군
출처 : 로봇다리 세진이 페이스북 www.facebook.com/Dolphinsejin 
사실 세진군뿐만 아니라 세상에는 너무나 많은 분들이 "걷는 행복"을 누리지못하고 있습니다. 걷는다는 것은 단지 이동한다는 것을 의미하는 것은 아닙니다. 작은 계단이 나를 좌절스럽게 하지 않고, 또 같은 눈높이에서 다른사람들과 친밀한 교감을 나눌 수 있다는 뜻이지요. 로봇기술이 이러한 분들을 위해 걷는 행복을 찾아드려야하지 않을까요?

영화 "아이언맨"을 보면 주인공이 입는 로봇(exoskeleton)을 통해 하늘을 날아다니고 악당을 물리칩니다. 바로 요즘 한창 화두가 되고 있는 입는 기술 (wearable technology)에 대한 이야기인데요, 현재 재활로봇(rehabilitation robotics) 분야에서는 exoskeleton의 개발을 통해 장애인분들에게 잃어버린 손, 잃어버린 다리를 찾아드리고자하는 연구가 활발히 진행 중이랍니다.

eLegs, Berkeley Bionics (2010).  eLegs의 도움으로 처음 "걷는 행복"을 
알게된 환자는 그것이 너무나도 놀랍고 황홀했던 경험이었음을 이야기한다. 

재활을 위한 exoskeleton은 팔/다리가 있으나 척추신경손상 등으로 움직이지 못하는 분과 절단 사고 등으로 팔/다리가 없으신 경우, 이렇게 두가지로 나뉩니다. 전자의 경우를 위한 로봇을 orthotic robots, 후자의 경우를 prosthetic robots 이라고 하는데요, 사실 두 경우 모두 인간의 의도를 해석하여 기구를 움직인다는 점에서는 같은 원리를 갖는다고 할 수 있습니다. 어떤 분들은 이렇게 생각하실 수도 있겠네요.
"자동차에 사람이 올라타듯, 4족로봇 위에 사람이 타면 되지않나요?"
네, 그럴 수도 있겠죠. 하지만 그것은 그저 "좀더 편한 휠체어"를 만드는 것에 더 가까울 것 같습니다. 하지만 우리가 실제로 원하는 것은 실제 나의 팔/다리처럼 내 생각대로 움직이는 로봇의 구현에 있기 때문입니다. 바로 여기에 key가 있습니다. 우리는 뇌에서부터 명령을 전달하여 팔/다리를 움직이는데요, exoskeleton 역시 뇌에서 바로 조종할 수 있도록 만드는 것이지요!

생각으로 움직이는 로봇팔, BrainGate System (2012)

브라운대학이 중심이 되어 세운 spin-off 기업 BrainGate System에서는 2012년 놀랄만한 실험영상을 발표합니다. 몸을 가누지 못하시는 환자분의 에 칩을 심어, 이 칩에서 수집되는 뇌의 신호를 바탕으로 로봇팔을 움직이는 모습을 공개한 것이지요. 비록 매우 힘겹게 로봇팔을 움직이기는 하였으나, 환자분은 단지 자신의 생각대로 음료수를 마실 수 있게 만들었다는 점에서 매우 큰 감동을 받았다고 합니다. 세진군에게도 생각만으로 움직일 수 있는 다리를 만들어 줄 수 있다면 큰 도움이 될 수 있지 않을까요?

사실 현재의 기술에는 여러 한계점들이 있습니다. 가장 큰 단점은 바로 뇌에 직접 기계가 침투를 하면서 생기는 감염의 위험성입니다. 뇌에 감염이 발생하게된다면 그것은 죽음에 이를 수 있는 정말 치명적인 일이 될 것입니다. 또 한가지 문제는 뇌에서 발생하는 신호가 오직 팔의 움직임만을 위한 신호가 아닌, 여러 신호가 중첩된 결과라는 사실입니다. 따라서 섞여있는 신호 중 무엇이 진짜 팔의 움직임을 위한 뇌의 신호인지 구분해내는 것은 매우 큰 도전과제입니다.

뇌의 어떠한 부분에서 (뇌과학자), 어떠한 신호들이 발생는지 (신경과학자)를 파악하여, 그것의 패턴을 분석한 후 (인공지능전문가) 이를 재활로봇에 적용하기 위해 (로봇공학자) 정말 많은 분야의 과학자들이 힘을 모으고 있답니다. 그러니 이 문제도 곧 해결될 수 있지 않을까요? :D


마지막으로 악어에게 팔을 잃은 10대 소년이 한 NGO의 도움으로 새로운 로봇팔을 갖게되었다는 뉴스를 공유하며 이 글을 마칩니다. 보통의 exoskeleton에서는 이와같이 뇌의 신호를 직접 이용하기보다 환자의 절단부 말단의 신경으로부터 신호를 취득하여 로봇을 제어하는 방법을 더욱 선호하고 있답니다.

세상에는 정말 가장 기본적인 행복을 누리지 못하는 분들이 있습니다. 화창한 날씨가 계속되는 요즘에는 제가 맑은 공기를 가르며 두 다리로 걷고 있다는 사실이 얼마나 큰 행복인지 모릅겠네요. 세진군에게도 똑같은 행복이 주어질 수 있는 날이 빠르게 왔으면 좋겠습니다. 저 역시도 그 날을 위해 노력하도록 하겠습니다. 우리 모두 화이팅!  

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