이재용 칼럼 | 새로운 감각 기관 - 의식기술(Conscious Technology)의 시대

미래학자 제롬 글렌 박사는 정보시대를 벋어나 의식기술의 시대가 올 것으로 예측한다. 관련 지식을 가진 일부의 사람들만이 사용하던 의식기술을 대중이 활용되는 시대가 올 것을 내다본 것이다. 이번 컬럼에서는 심리학에서 사용하는 의식 기술을 살펴 보고, 의식 기술 시대를 이끌 기술들을 살펴본다.

2017년 4월 19일 페이스북의 ‘빌딩 8’의 최고 책임자인 레지나 두나는 뇌파로 말하고 피부로 듣는 시스템을 만들고 있다고 공식적으로 밝혔다. 이 밖에도 그 동안 수많은 BCI(Brain Computer Interface) 연구들이 있었다. 인간이 인공지능시대와 더불어 초감각의 의식기술 시대의 신세계로 들어 가고 있는 것은 확실해 보인다. 공상과학 영화에서 볼 수 있었던 일들이 일상에서도 벌어질까?

우선 감각 장애의 대표적 사례인 헬런켈러에 대해 이야기해 보자. 헬런켈러는 어린 시절의 병으로 인한 시각, 청각 중복장애를 가졌지만 이를 극복하여 시각 장애우와 청각 장애우도 의사소통을 할 수 있음을 입증했다.

어떻게 언어를 습득했을까? 촉감을 통한 교육, 가정교사 방식의 교육, 장애우에게 맞게 쓰기를 제외한 방식의 언어교육, 비언어적 의사소통 방식의 교육들이 글을 익히게 할 수 있었다. 그녀는 시각 청각 장애우로는 최초의 학사학위를 받아 작가, 교육가, 사회운동가로 활동해 전세계에 널리 알려졌다.

그 반대로 감각능력이 특히 우월한 경우가 있다. 공감각(共感覺 : Synesthesia)으로 설명된다. 전세계에서 4%의 사람만이 가진다고 알려진 공감각은 한 감각이 다른 감각과 공유되는 것이다. 단순한 숫자의 배열에서 특정 숫자에만 색을 느끼거나, 혹은 어떤 색에서 특별한 촉감을 느끼는 등 서로 다른 두 감각의 동일시가 이뤄진다. 뇌를 신경다발들의 집합으로 복 일정한 위치에서 선을 그어 그 기능을 구분해 볼 수 없는 까닭이다.

심리학에서 알려진 의식 기술들
특별한 사례를 제외하고 일반적인 감각 기능을 가진 사람들이 자신의 의식 수준이나 정보처리 능력을 기술적으로 높이는 방법은 없었을까? 인류가 오랜 기간의 경험을 통해서 만들어진 의식 기술 훈련에는 다음 표와 같은 것들이 있다.



명상은 잘 알려져 있지만 배우기 힘들고 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 또 4만불 이상의 고소득이 선진국과 인도와 같은 명상의 전통국가에서 활용되지만 국내에서는 대중화되지는 못하고 있다. 요즘 뇌를 쉬게 하기 위해서 ‘멍때리기 운동’을 하는 것도 크게 보면 같은 원리이다. 인지과학에서는 인지활동을 하지 않을 때 전전두엽, 측두엽, 두정엽이 활성화되는 과정을 디폴트 모드 네트워크(DMN) 이라고 명명했는데 이는 명상을 할 때에 더욱 활성화되며 명상을 과학화하는데 이러한 인지과학이 활용되고 있다.

바이오 피드백은 자신의 뇌파 변화를 보면서 특정 집중(뇌파) 상태를 임의로 만드는 방법으로, 특정 뇌파를 발생시키는 것으로 알려져 있다. 그러나 배울 곳이 많지 않고 성공률이 높이 않고 1:1 학습을 하여야 하는 어려움 등으로 대중화되기 어려운 단점이 있다.

독일의 슐츠 박사에 의해서 개발된 아우토겐 트레이닝(AT)은 명백한 프로토콜로 배우기 쉽고 편리한 동시에 의학적인 영역과 일상적 영역 사이에 존재한다. 독일과 같이 대중화되지 못해 아쉬울 정도다. 우리나라 도입 초기에 자율이완 훈련으로 불렸으며, 최면의 영역에서 사용됐다. 이 과정에서 다소 부정적으로 인식돼 대중화 되지 못한 것으로 보인다.

최면은 대상자의 최면 감수성에 개인별 차이가 커서 최면 성공률 측정하는데 어려움이 많다. 과학적인 측정 방법이 없어 비과학적이라는 비난을 받으며 실제로 과학의 영역 안에서 다뤄지기 어려운 문제점이 있다.

뇌의 일부 중에서 유일하게 몸 밖으로 모습이 보이는 장기가 있다면 눈이다. 특이 눈이 움직일 때 뇌의 다른 부위의 움직임에 영향을 미쳐 기억을 고양시킨다. 4년전 우리 모두를 슬프게 했던 세월호 생존자와 유가족이 외상후스트레스장애(PTSD) 증상을 보일 때 안구운동민감소실(EMDR) 치료법이 효과적으로 사용되기도 했다. 이 밖에 안구 움직임에 관련된 연구는 HCI의 한 영역인 사용성 공학(Usability Engineering) 분야에서 널리 적용되고 있다. 이를테면 포털 사이트의 웹 페이지에 특정 영역에 주의가 머무르는 것을 측정함으로써 효과적인 홈페이지 제작 자료에 응용되는 식이다.

이제까지 살펴본 의식 기술 이외에도 몇 가지 주목할 만한 운동이 있으나 이들 역시 성공률이 낮고 일반인이 사용하기에는 많은 한계가 있어 널리 알려지거나 대중화되지 못하고 있다.


IT기술 중심으로 대중에게 사용될 수 있는 의식 기술(Conscious Technology)에는 어떤 것들이 있을까?
그렇다면 ‘의식 기술의 시대(the era of conscious technology)는 무엇인가? 제롬 글렌 박사는 “첨단 기술이 몸 속으로 들어오고 인터넷을 통해 인간과 인간, 인간과 사물들이 다양한 연결이 가능해지는 시대이며, 사람과 지식의 네트워크가 힘이 되고 돈이 되는 시대” 라고 정의하고 있다. 이러한 시대를 앞당길 기술 중에서 주목 받고 있는 최근에 연구의 결과로 다음과 같은 것들이 있다.



뇌파 관련 대표적인 연구로는 페이스북의 사일런스 스피치(Silence Speech) 개발 계획을 들 수 있다. 페이스북의 ‘빌딩 8’은 비밀 하드웨어 개발팀으로 60여명이 일하는 것으로 알려졌다. 이 팀은 뇌파를 이용하여 분당 100자 문자 메시지를 보내고, 피부로 듣는 방법을 통하여 인류에게 새로운 감각을 제공하려고 하고 있다.

사실, 우리는 시각, 청각, 촉각, 후각, 미각 이외에 다른 감각을 사용하고 있다. 대표적인 것이 뇌파다. 우리의 절대식역(제시된 자극의 강도가 약해 탐지될 확률이 50%인 조건에서 측정된 자극의 강도) 아래 있어서 인식하지 못할 뿐이지 우리는 이미 뇌파로 대화를 하고 있다.

케임브릿지 대학의 연구팀은 아이와 성인이 이야기를 하면서 눈맞춤 했을 때 뇌파로 인해 정보 소통이 증가한다는 내용을 확인했다(PNAS: 2017 Nov. - Speaker gaze increases information coupling between infant and adult brains). 이 밖에 대화 중 뇌파의 동조가 발생하는 현상은 여러 번 증명됐다. 앞으로는 대화상대들의 동조현상을 과학적인 수치로 표현할 수 있게 될 것이다.

페이스북의 기술은 광학 이미지 기술과 초음파 기기를 활용해 1초에 100여 회 뇌를 스캔해 뉴런이 자극되는 위치를 파악해 생각을 읽어내어 문자화하는 방식이다. 더욱이 귀속에 있으면서 주파수를 분석하는 달팽이관과 같은 인공 달팽이관을 피부에 심을 수 있는 장비를 만들고 있으니 이제 사일런스 스피치를 통한 의식 기술의 시대가 열릴지 기대된다.

뇌파측정기에 대한 어려움의 목소리가 있다. 비침습방식으로 인해 피부접속부에서의 측정이 쉽지 않다는 지적이다. 하지만 이것도 도쿄대학교에서 개발한 나노크기의 초박형 센서의 개발로 그 벽이 허물어 질것으로 보인다. 이 센서는 오래 착용해도 불편이 없고 땀이나 물에 강하여 신체 정보를 오랫동안 측정할 수 있다.


도쿄대학에서 개발한 초박형 센서 (출처: http://www.jst.go.jp/pr/announce/20130725/index.html)

근적외선분광법(NIRS : near infrared spectroscopy)도 차기 기술로 기대되고 있다. 근적외선은 가시광선과 중적외선(mid-infrared) 사이에 존재하는 빛이다. 근적외선 분광법는 빛을 주사하여 반응하는 것을 해석하는 해석법으로 근적외선 영역의 파장을 주사하여 물체가 흡수한 흡광도(스팩트럼)을 분석하는 것이다. 이것으로 개발된 장비는 fMRI와는 달리 뇌의 깊은 곳을 측정하지는 못하지만 뇌의 혈류흐름과 산화를 측정할 수 있다.

현재 Biopac社와 국내의 OBELAB社를 통해 판매되고 있다. OBELAB사는 근적외선 분광법(NIRS), CDMA·MIMO 기술 등을 기반으로 뇌의 산소포화도를 정밀하게 측정할 수 있는 휴대용 장비를 개발했다. 앞서 이야기한 페이스북의 사일런스 스피치 프로젝트의 다른 이름인 문샷 프로젝트(Moonshot project)에서 이를 사용하려 한다는 기사도 인터넷에 소개되고 있다.


OBELAB의 근적외선 분광기(출처 : http://www.obelab.com/)

신경세포의 광신호 감지 기술
2016년 2월 DRAPA는 뇌 신경과 전자 장비를 연결하는 기술을 연구하기 위하여 신경 엔지니어링 시스템 디자인(NESD) 프로젝트를 발표했다. 이 연구는 오바마 정부가 지원하는 뇌과학 관련 R&D 촉진 프로그램인 ‘BRAIN’을 지원하기 위한 일환으로 진행됐다. 그 진행과정에서 개발된 2개 침습식 BCI 장비가 의식기술의 시대의 시작을 이끌 것으로 기대된다. 하나는 평면 현미경 ‘FlatScope’이고 다른 하나가 그래핀(graphene)을 이용한 이식형 투명 의료 센서다.

평면 현미경(FlatScope)의 경우 DRAPA 시제품 제작 성공하였는데 뇌 표면에 이식한 후 대뇌 피질의 신경에서 나오는 광신호를 인식하는 칩이다. 청력과 시력을 잃어버린 사람들의 감각 신호를 뇌에 직접 전달하여 청력과 시력을 되살리려고 개발됐다. 이 칩은 광학 신호를 전달받아 뇌의 감각 정보를 컴퓨터로 다룰 수 있어 의식 기술을 정보처리 할 수 있도록 도움으로써 대중이 의식 기술을 사용할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.


FlatScope (출처 : Rice 대학)

그래핀은 탄소 원자로 이루어져있는 2차원 평면 구조를 가지는 꿈의 소재로 알려져 있다. 탄성이 뛰어나 구부러져도 전기적 특성을 잃지 않는다. 이를 이용하여 의료용 칩을 제작했는데 광학인식과 전기 인식이 가능해 뇌의 미세 전류를 처리하는데 적합할 것으로 보인다. 이 그래핀 생체전극을 이용한 칩으로 뇌 세포를 자극시켜 특정 뇌 신호를 검출하는데 성공했다고 전해진다. 평면 현미경과 그래핀 생체 전극을 통한 침습형 BCI 기술이 완성될 때에는 BCI형 의식 기술의 시대가 열릴 것으로 기대된다.


CLEAR micro-ECoC device. 출처 : https://www.nature.com/articles/ncomms6258)

4차산업혁명사회에서의 기술 개발상은 선형적인 것이 아니다. 여러 기술이 융합돼 다른 가치를 창출하는 세상이다. IT와 심리학 통섭 컬럼에서 물리학적 지식에 기초가 포함된 내용까지도 관심을 가지지 않을 수 없는 이유다.

* 한서대학교에 근무하는 이재용 교수는 4차산업혁명 진로/학업 컨설턴트로써 사용성공학, 프로그래밍심리학, 심리정보과학, 인간이동체인터페이스의 연구, 강연 및 소통 교육을 하고 있다. 4차 산업혁명의 지향점을 인간심리요소의 4가지 컴퓨팅 개념화 파라다임으로 설명하는 컴퓨터공학자이자 심리정보학자이다. 심리정보과학(Psychological Informatics)을 통하여 특정 프로젝트나 제품, 연구가 4차 산업혁명의 지향점 중 어떤 위치에 해당하는지를 확인해 볼 수 있는 <특이점 지도>를 만들기 위해 노력하고 있다. ciokr@idg.co.kr