인류에게 가장 가까이 있지만 잘 모르는 도전 분야인 뇌 과학 분야는 이미 세계 여러나라들이 경쟁적으로 연구를 진행하고 있다.

미국, EU, 일본 등은 뇌과학을 국가 대형 프로젝트로 추진하고 있는데 최근에는 중국까지 가세해 뇌 연구는 경쟁이 가열되고 있는 추세다. 세계 곳곳에서 뇌연구를 통해 인간의 사고원리 규명, 각종 뇌질환의 규명과 치료법 개발, 뇌모방 차세대 인공지능 개발 등 과학적, 의학적, 산업적 잠재력에 주목하고 연구와 투자를 본격화 하고 있는 상황인 것이다. 이 같은 추세에 따라 국내에서도 뇌 과학 연구의 필요성이 끊임없이 제기된 결과 뇌연구 발전계획이 마련됐다.

미래창조과학부는 11일 오후 서울 서초구 염곡동 한국연구재단 서울청사에서 한국연구재단 및 한국뇌연구원 주관으로 ‘뇌 연구 발전방향’에 대한 공청회를 개최했다. 뇌연구 발전방향 공청회에서는 향후 우리나라 뇌 연구의 발전방향에 대한 브리핑이 진행됐다.

권석민 미래부 생명기술과 과장은 “인류의 진보와 문명, 지식의 발견과 축적, 과학기술적 성과와 혜택물이 모두 우리의 뇌에서 만들어진 발명품이지만 아직도 우리에게는 블랙박스와 같은 존재”라며 “분야에 따라서는 세계 선도 그룹의 연구력을 보유하고 있지만 아직 미국 등 뇌연구 선도국가들에 비하면 부족한 것이 사실이다. 뇌연구 추진방안에 대한 좋은 제안이 있다면 정책방향 및 전략 수립에 적극 반영토록 할 것”이라고 밝혔다.

뇌연구 발전방향은?

뇌연구는 21세기 꿈의 기술로 꼽힌다. 미래 완전 융합기술 개발로 사회 혁신과 경제 성장을 도모하며, 산업혁명에 이어 새로운 창조적 과학기술 혁명을 유도할 수 있을 것이라는 기대가 있다. 또 고령화 사회 대비 및 국민건강 증진을 위해서도 뇌 연구의 필요성이 제기된다. 뇌 연구를 통해 노년층에서 치매 발병률을 낮춰 주거나 치료법이 개발돼 고령화 사회에서 큰 역할을 할 수 있을 것이라는 기대로 뇌 연구의 필요성이 대두되는 것이다.

정부와 국내 연구진들이 머리를 모아 만든 국가 뇌연구 발전전략은 크게 4가지로 나뉜다. 뇌 회로망 연구와 미래 선도 연구, AI연계를 위한 기초 뇌 연구 강화, 뇌질환 등이다. 뇌 연구는 추격형 연구 패러다임 극복을 위한 뇌지도 구축과 강점 분야에 대한 선택과 집중을 할 계획이다. 또 인공지능 연계 연구 및 뇌질환 연구 강화도 추진된다.

뇌 지도를 그리는 뇌 회로망 연구는 먼저 미국, EU 일본, 중국 등이 2013~2014년 연구를 시작했다. 이들 국가는 뇌 신경회로 지도 작성을 통한 뇌기능 이해 및 뇌질환 극복 기술을 개발하겠다는 목표를 가지고 시작했다. 국가가 주도해서 뇌지도를 그리는 프로젝트는 미국, 유럽, 중국은 대형 뇌지도를 일본과 한국은 부분 뇌지도를 만드는 것으로 크게 나뉜다.

뇌신경망 규명에 대한 연구는 선진국에서 2022년 경 뇌 회로 구축기를 갖기로 계획한 데 따라 국내 연구진도 그 시기에 맞춰 뇌 회로 구축을 계획하고 있다. 한 발 늦게 시작한 만큼 빠르게 추격하겠다는 계획이다.

미래선도 연구는 체계적인 융합연구를 통해 5년 내에 실용화가 가능한 도전적인 경쟁 분야를 발굴하겠다는 방침이다.

미래 선도 연구 프로젝트는 5가지다. 뇌세포 고해상 이미징 기술, 미니뇌 기술, ICT 융합을 통한 뇌기능 조절기술, 로봇팔 제어를 위한 BMI 기술, 한국인 특이적 뇌질환 치료기술 등이다. 뇌세포 고해상 이미징 기술은 이미징 장비 및 분석 시장 진입을 계획하고 있다. 미니뇌 기술로는 고효율 저비용의 약물유효성 분석 플랫폼 상용화를 꾀하고, ICT융합을 통한 뇌기능 조절기술로는 개인별 뇌질환 홈케어 서비스 구현도 가능할 것으로 기대된다. 또 로봇팔 제어를 위한 BMI 기술로는 자유롭게 움직이고 감각을 느끼는 첨단 웨어러블 로봇팔도 구현되고, 한국인 특이적 뇌질환 치료기술 개발로 미래 정밀의학시장 선점도 가능할 것으로 예측된다.

또 AI연계를 위한 뇌 연구는 인간의 뇌와 인공지능을 연계해 진행한다. 인간의 뇌는 인공지능 알고리즘 이외에 방법으로 이해하기 어렵다고 보고, 인공지능을 이용하면 인간을 이해하는 데 큰 도움이 될 것이라고 보고 연구를 진행한다.

인공지능으로부터 첨단 뇌질환 치료기기와 뇌지도 빅데이터 분석 연구 기술을 획득하고, 인간지능으로부터 인지, 학습 알고리즘과 감정, 감각, 기억 등에 대한 연구를 진행한다. 연구기술은 지각판단회로, 감각지능회로, 감성지능회로, 뉴런칩 신경 회로망 등이다. 공간, 사물, 인지 등 차세대 패턴인식 알고리즘과 다중감각 정보처리 알고리즘, 생각하고 느끼는 인공지능 개발, 고집적 뉴로모픽칩 등의 기술이 개발된다.

최근 드라마에 종종 등장하는 알츠하이머 등 뇌질환에 대한 국민들에 공포심도 상당한 수준이라고 보고 뇌질환 심화연구 R&D도 집중적으로 추진된다. 연령대별 주요 뇌질환군에 대한 종합적 대응을 위한 연구단을 확대하고 뇌질환을 정밀의학적 개념으로 접근하기 위한 전략 강화가 필요하다고 연구진은 강조했다.

이날 발표를 맡은 고려대 선웅 교수는 뇌연구를 위해서는 선진형 뇌연구 인프라 확충이 필요하다고 제언했다.

선 교수는 “연구개발이 잘 되려면 인프라 확충이 중요하다. 현재 국내에 인력이 부족하진 않다”면서 “그러나 인력을 담을 수 있는 산업이나 연구가 부족하다”고 말했다.

또 “다양한 연구분야를 융합한 연구를 하려면 융합형 인재가 필요하기 때문에 융합형 전문인력의 확보를 위한 프로그램이 필요하다”며 “최첨단 인프라 확충을 위한 노력도 필요하고 국내외 네트워크 강화가 중요하다”고 말했다.

이 외에도 산업기반이 부족하기 때문에 기반을 잘 마련해야하며, 전략적 해외 우수 인재 유치 프로그램과 지향형 연구개발을 추진해야 한다고 강조했다.