1875년 영국의 생리학자인 R.케이튼은 처음으로 토끼와 원숭이의 대뇌피질에서 나온 미약한 전기활동을 검류계로 기록하였다. 사람의 경우, 1924년 독일의 정신과 의사인 H.베르거가 처음으로 기록하였다. 뇌의 활동에 따라 일어나는 전류, 바로 뇌파를 말한다.

뇌파는 뇌기능의 일부를 표시한다. 현재로서는 고등한 정신현상, 예를 들면 사고나 감정, 의지 등은 뇌파의 파형으로는 판단하기 어렵다. 다만 뇌 전체의 활동상태, 예를 들면 눈을 뜨고 있는지, 잠을 자고 있는지에 대한 의식 수준 정도는 뇌파에 상당히 정확하게 나타나고 있다.

과학기술의 발달로 뇌파는 이제 단순히 사람의 상태를 나타나는데 사용되는 것을 넘어서고 있다. 일부에서는 뇌파를 이용하여 보안 기술을 개발하여 일부 성공하기도 하였다. 또한 뇌파를 이용하여 음악과 그림을 만드는 이른바 '마음으로 움직이는 세상'을 만들고 있기도 하다.

히데야키 토요마(Hideaki Touyama) 도야마 대학(富山大学, Japan) 박사팀은 연구 중인 뇌파 식별 기술이 일부 성공했다고 밝혔다. 뇌파 중 P300을 분석하여 보안 인증으로 활용하는 것이 특징이다. 향후 뇌파계(EEG)를 활용한 보안기술이 주목받을 것인데, 이 기술의 시발점이라고 할 수 있다. (관련링크)

P300이라는 뇌파 성분은 자극 제시 후 약 300밀리초(ms) 이후에 나타나는 양-전위 파형(positive deflection)을 말한다. 특정 소리나 사진에 약 0.3초 후 반응하는 뇌파로, 개인마다 그 차이가 다른 것으로 알려져있다. 이 특성은 IT 기기 연구 등에도 폭넓게 사용되고 있다.

히데야키 교수의 뇌파 보안 기술은 키보드와 마우스를 조작하지 않아도 P300 신호를 이용하여 개인 인증을 가능하도록 하는 것이 특징이다. 인터넷 상에서 개인의 비밀번호 등이 노출되는 것을 방지할 수 있다. 현재로서는 약 90퍼센트(%)의 정확도를 보이고 있는 것으로 알려졌다.

보안에 있어 뇌파가 사용되는 가장 큰 이유는 바로 다른 사람에게 도둑맞지 않는다는 점때문이다. 뿐만 아니라 뇌파 신호 하나만 이용하는 것이 아니라 다양한 신체 신호와 결합하게 된다면 그 경우의 수가 무궁무진하게 늘어나기 때문에 거의 완벽에 가까운 개인 식별 기술을 개발할 수 있다.

개인 정보 유출에 대한 우려로 보안에 대한 관심이 높아지고 있는 현재 상황에서 가장 눈에 띄는 기술 중 하나라고 할 수 있다. 이미 2013년 8월에는 UC버클리(UC berkeley, USA) 연구팀은 뇌파를 인식하는 헤드셋을 활용하여 보안 개인 인증에 성공하기도 했다. (원문링크)

뇌파 센서가 달린 헤드셋을 착용한 뒤, 생각인식(passthought)를 통해 비밀번호 등 본인 인증을 진행하는 방식이다. 뇌파계(EEG)센서를 탑재한 블루투스 헤드폰을 이용하여 모의 실험을 진행한 결과, 오류는 1퍼센트(%)에 남짓한 것으로 나타나기도 했다.

뇌파와 관련된 기술은 진화를 거듭하고 있다. 사물을 조정하는 등의 연구가 일부 성과를 얻었으며, 앞으로는 개인 정보 인증에도 뇌파 식별 기술이 폭넓게 사용될 것으로 예상할 수 있다. 뇌파가 단순히 신체 활동만 보여주는 지표가 아니라, 정보 보안에도 적절히 사용될 수 있음을 알 수 있다.

뇌파로 음악과 미술작품을 만들기도

뇌파측정기술이 발전하고 이용자의 편의성이 높아지면서 처음에는 의료과학 등 일부분에만 적용할 것으로 예상했다. 하지만 뇌파는 음악과 미술 등 예술과 접목하기도 하며, 게임 등 콘텐츠 산업에서도 다양하게 활용되고 있다. 그야말로 만능 뇌파이다.

뉴욕에서 활동중인 한국 출신 행위 예술가 리사 박(Lisa Park)씨는 뇌파해석 알고리즘을 활용하여 예술 프로젝트를 선보이기도 했다. 뇌파측정기를 쓴 사람이 어떤 감정을 느기고 있는지에 따라 다른 음악이 나오고, 주변에 있는 물을 출렁이게 만들었다. (관련링크)

아이스터 노레이카이트(Aiste Noereikaite) 라는 이름의 예술가는 뇌파측정 센서를 붙여 집중도를 측정, 이를 음악으로 바꿔주는 오토바이 헬멧을 선보이기도 했다. '익스피리언스 헬멧'(Experience Helmet)인데, 음악은 실시간으로 재생된다는 특징을 갖고 있다. (관련링크)

조디 시옹(Jody Xiong) 이라는 예술가는 뇌파 신호를 붓처럼 이용하여 캔버스에 그림을 그리는 '마인드 아트'(mind art) 프로젝트를 진행하기도 하였다. 16명의 장애인에게 뇌파측정 센서를 달아 전기 신호가 물감이 담긴 풍선을 터트리게 했다. (관련링크)

이 외에도 패션, 게임 등 뇌파 기술은 다양한 분야에서 활용되고 있다. 특히 게임에서는 게임 내 캐릭터를 움직이게 하거나 집중력을 측정하여 게임을 진행하는 형태로 주로 이용되고 있다. 하지만 여기서는 뇌파가 가진 의미를 읽어내 쓰이기보다는 단순히 물체를 움직이는 데 한정됐다는 점에서 다소 아쉬운 면이 있다.

뇌파를 이용하여 뇌지도를 작성하기도

뇌파의 활용범위는 무궁무진하다. 미국에서는 2013년 4월 브레인 계획(BRAIN Initiative)이 발표되었다. '첨단 혁신 신경공학을 통한 뇌 연구'(Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies)를 뜻하는 단어의 첫 글자로 만든 약어인데, 뇌파를 이용하여 뇌지도를 작성하는데 성공했다. (관련링크)

결국 이러한 뇌지도가 작성되면, 상대방이 무엇을 보고 무슨 생각을 하는지 더 나아가 무슨 꿈을 꾸는 지도 어느 정도 알 수 있게 된다. '열 길 물 속은 알아도 한 길 사람 속은 모른다'는 속담이 유효하지 않을 수도 있다는 뜻이다.

실제로 이러한 기술을 뇌정보 해독(Brain decoding)이라고 하는데, 현재 수준의 뇌지도로도 어느 정도 가능하다. 잭 갤런트(Jack Gallant) UC 버클리대학(UC Berkeley, USA) 박사팀은 기능성자기공명영상(fMRI)의 반응 양상으로 거꾸로 사람들이 보고 있는 영상을 재구성하기도 했다. (관련링크)

이러한 아이디어는 다른 방향으로도 얼마든지 응용할 수 있다. 컴퓨터나 기계에 연결하여 생각을 읽게 하는 것이다. 뇌-컴퓨터 접속기술(BCI, Brain-Computer interface)을 이용하여, 간단하게 뇌파를 측정하여 움직이는 생각을 하는 것이다.

이를 추출하여 마우스 커서를 움직이거나, 신체와 연결된 로봇 또는 휠체어에 연결하는 것이다. 다양한 방법으로 사지가 마비된 사람들이 컴퓨터를 이용하여 메일을 보내거나 다른 작업을 할 수 있도록 하는데 도움이 될 수 있다. 뇌파를 이용한 뇌공학 기술은 뇌가 질병으로 야기된 문제 또는 태생의 한계에 따른 문제를 극복하는데 도움이 될 것이다.