아줌마들의 "아줌마들의 과학수다"

이공계 출신의 아줌마들이 어느 날 우연한 계기로 모여 과학기술에 관해 친절한 수다를 풀어내기 시작했다. 여성과학기술인지원센터(WIST)와 사이언스온 공동기획

[연재] 생체공학 팔·다리 갖춘 그대는 '바이오닉 인간'?

아줌마들의 과학 수다

마흔다섯 번째 이야기- 바이오닉 인간


올여름 대구에서는 치타의 다리와 같이 날렵한 플렉스풋(Flex Foot Cheetah) 의족을 한 육상선수 피스토리우스가 장애인 경기가 아닌 일반인 경기에 출전해 관심을 한 몸에 받았다. 눈의 기능이 부족한 사람은 안경이나 렌즈를 끼고 정상인처럼 보고, 다리의 기능이 부족한 피스토리우스는 의족을 끼고 정상인처럼 뛴다. 현재 연구 중인 의공학 기술이 계속 발전해 생체공학 팔, 다리가 실용화한다면 이른바 '바이오닉 인간(생체공학적 인간)'도 꿈꿀 수 있겠다.

/ 수다꾼 : 박문영, 신지원, 이인숙, 최동수 (정리: 신지원)





00bionic1의족을 한 육상선수, 피스토리우스. 한겨레자료사진

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몸의 장애, 첨단기술로 보완하면


 

SO_JW지원 : 피스토리우스의 의족을 보니 모양도 특이하고 원료가 된 탄소섬유의 탄성은 어느 정도일까, 일반인과 비교하면 더 유리할까, 허용할 수 있는 장비의 한계는 어디까지일까 궁금한 게 많아지더라고요. 수영 종목에서 상어비늘을 모방한 전신 수영복이 대세이다가 결국 초기 수영복만 허용하게 된 일도 생각나고요.

 

인숙 : 착용한 장비가 달리기 실력을 향상시킨다면 당연히 규제되었을 거라고 생각해요. 100분의 1초로 승부가 갈리는 스포츠의 경쟁에서 비록 장애를 가진 사람이라고 하더라도 조금의 특혜도 허용되지 않아야 하죠. 그래야 스포츠를 공정하게 즐길 수 있고 그들의 노력에 박수를 보내지 않겠어요. 탄소섬유의 의족을 면밀히 분석한 결과, 정상적인 다리에 비해 땅을 디디고 달려가는 탄력 면에서 부족함이 밝혀져 경기에 참가하는 데에는 이의가 없었대요. 경기를 지켜보면서 빠르게 차고 나가지 못하는 게 안타까웠는데 실제로 사람근육의 탄력보다 3배나 효율이 떨어진대요. 그럼에도 멈추지 않고 달리고 도전하는 모습은 지켜보는 이들을 감동시키기에 충분했지요.

 

동수 : 어쨌든 플렉스풋이 의족 중에 달리기에 좀 더 적당한 것이라는 것일 뿐 새로운 장비에 대한 느낌보다는 경기에 참여했던 선수의 대단한 정신력에 감동받았어요. 잘 알려지지 않아서 그렇지, 우리나라에도 이런 첨단의족을 착용하고 달리기 경기나 철인 3종 경기에 참가하는 선수도 여럿 있더라고요. 하지만 앞으로 사용하게 될지도 모르는 더 첨단의 소재와 동력 장치에 대한 기준과 원칙이 필요할 거란 생각도 드네요.

 

문영 : 첨단의족으로 달리게 되었다는 말은 전에 없는 새로운 도구를 통해 사람이 못하던 것을 할 수 있게 되었다는 느낌을 주지만, 좀 더 생각해보면 선(先)은 다리가 없음에도 뛰고자 하는 마음이에요. 운동경기의 목적이 단순히 새로운 기록을 만들어 내는 데 있는 것이 아니라 사람이 가질 수 있는 도전정신이나 열정을 표현하는 또 하나의 예술이라고 생각한다면 피스토리우스의 일반인 대회 출전은 환영 받을 만한 일이라고 생각해요. 그런데도 드는 생각은 만약 피스토리우스가 우승했다면 사람들은 피스토리우스의 성공을 100% 그의 정신력의 승리로 받아들였을까 하는 점이에요. 의족의 성능에 의심의 눈길을 보내는 사람도 있지 않을까요?

 

지원 : 신체의 일부가 없거나 기능이 부족할 때 어떤 식으로든 보강해주거나 새로 만들어 장착하는 것은 당연한 것이겠지요. 제가 부족한 시력을 안경으로 보완하는 것처럼, 청각장애인들은 인공 와우로 부족한 청력을 보완할 수 있어요. 외부의 소리에서 오는 음파를 전기 신호로 변환해 청각신경을 자극하는 전극을 달팽이관에 이식하면 이 장치가 음 신호를 뇌로 전달하는 원리라고 해요. 이렇게 듣는 소리는 전기적인 신호 자극에 의한 것이라서 우리가 듣는 소리와는 다르기 때문에 따로 재활기간이 필요하다고는 해도 말이죠.

 

인숙 : 시각장애인의 경우에 눈에 인공 망막을 삽입하고, 두피 안에는 소형 자기디스크(Magnetic Disk)를 집어넣어 둘을 전선으로 잇고 특수하게 만든 안경을 쓰면 앞을 볼 수 있도록 하는 연구가 사우스캐롤라이나대학의 마크 휴메이언 박사에 의해 진행되고 있더군요. 안경이 물체의 반사된 빛을 모아 전기신호로 전환하여 디스크에 저장하면 디스크는 저장된 신호를 인공 망막에 보내고 인공 망막은 다시 이 신호를 뇌로 보내 시신경이 인지하도록 하는 과정을 거쳐 볼 수 있게 하는 거지요. 시각적 자극을 안경과 디스크가 사람의 눈을 대신해 모아서 뇌의 시신경에 보내, 보았다고 인지하게 하는 거예요. 진짜 같은 가짜랄까? 3차원 영화도 입체가 아닌데 입체로 보이는 착각을 하도록 뇌를 속이는 것처럼요.

 

 



생각대로 움직이는 아바타 로봇?



SO_MY문영 : 단순히 소재의 특성과 외형만 우리 신체를 모방해 만드는 의족이나 의수 말고 동력장치가 있거나 신체의 전기신호를 행동으로 실현할 수 있는 더 앞선 생체공학적 팔, 다리도 많이 연구되고 있어요. 일부 장애가 있는 분들은 이미 사용하고 있기도 하고요. 팔의 근육에서 나오는 전기신호를 이용해 인공 손을 움직여서 물건을 집을 수 있도록 해주는 근전전동 의수(Myoelectic Hands) 같은 장치처럼 말이에요.

 

인숙 : 쥐와 원숭이로 많은 실험이 행해졌던 두뇌와 컴퓨터를 연결하는 인터페이스 기술(BCI: Brain Computer Interface)은 원숭이의 뇌에 탐침을 꽂아 뇌에서 나오는 전극물질의 신호로 반대편 실험실의 로봇팔을 움직일 수 있는 단계까지 왔다고 해요. 물론 원숭이가 의도를 가지고 움직이는 것은 아니고 일정한 행동에 대한 반응으로 로봇팔이 움직이는 것이지만요. 하지만 뇌의 전기신호로 멀리 있는 무언가를 조정할 수 있다면 그건 정말 놀라운 일이고 좀 무섭다는 생각이 드네요. 내 생각이 모두 전기 자극이 된다면 언제나 긴장하고 살아야 되지 않을까요? 착한 생각이던 악한 생각이던 항상 어떤 결과가 생긴다면 무서울 것 같아요.


동수 : 다르게 생각하면..., 생각만으로 컴퓨터로 의사소통이 가능하고 외부에 있는 로봇팔을 움직여서 내가 필요한 활동을 할 수 있다면 전신장애 환자들에겐 희소식이겠어요. 탐침을 꽂는 위험이나 기기의 안정성, 그리고 기계가 아닌 사람이라 생기는 예측하지 못한 위험성 등등 해결해야 할 문제들이 많겠지만 말이죠.

 

지원 : 아직까지 뇌의 정보처리 시스템을 완벽히 알아내지 못했고 이를 마이크로칩에 구현하는 것도 쉽지 않을 거예요. 생체에 이식해야 하는 마이크로칩의 크기도 더 작아야 한다고 하고요. 하지만 이런 기술이 상용화된다면 전쟁터나 우주 같이 위험하거나 열악한 곳은 로봇을 보내고 나는 안전한 곳에서 생각만 ‘잘~~’ 하면 되는 시대도 오겠어요.





입을 수 있는 동력형 외골격



SO_DS동수 : ‘엑스오에스 투' (XOS 2 Powered Exo-Skeleton )나 헐크(HULC: Human Universal Load Carrier)라는 이름의 동력형 외골격 로봇도 있더군요. 사람이 착용하면 무거운 짐도 쉽게 들 수 있게 하고, 비탈길이나 자갈길도 오랜 시간 걸을 수 있게 해 준다네요. 진작 나왔다면 터키의 지진참사 현장이나 히말라야 산악인 실종 현장에 투입해 수색작업을 하는 데 도움이 될 수 있었을텐데 하는 생각도 들어요. 그런데  미국 국방부에서는 이런 착용형 로봇을 보병들의 전투력을 향상시키기 위해 개발하고 성과를 기대하고 있다는 기사를 보니 갑자기 과학기술이 전쟁을 위한 것인가 하는 마음에 두려움도 생기네요.

 

00robotwear » 입는 로봇 ‘헥사’를 몸에 걸치고 계단을 오르는 모습. 한양대 한창수 교수 제공(2008년)

문영 : 엑스오에스와 헐크가 팔, 다리의 기능을 몇 십 배 증가시킨 것이라면 ‘랜드워리어’는 전장에서 네트워트를 형성해 주는 시스템이라고 할 수 있어요. 입을 수 있는 컴퓨터에 지피에스(GPS) 장치와 무선통신 장치까지 결합한 형태에요. 같은 네트워크 안에 있는 사람들끼리는 음성, 위치, 문자를 공유할 수 있고 서로 같은 것을 볼 수 있대요. 눈에는 비디오 조준경까지 있으니 영화에 나오는 로봇이 따로 없어 보여요. 전쟁터나 재난 현장에서 활약하기에 안성맞춤이에요.

 

인숙 : 아직까지는 배터리 용량이나 자연스런 움직임, 무게 같은 해결해야 할 것들이 많다고 해요. 특히 배터리가 방전되면 수십 킬로그램의 짐 덩어리가 될 테니까요. 사실 더 중요한 것은 강해진 신체를 제어하고 조정할 수 있는 더 강한 정신력에 있는 것 아닐까요?

 

동수 : 헐크는 리튬이온 배터리를 사용하고 있다는데 태양전지, 소형원자로, 바이오전지에 대한 연구들이 활발한 것 같던데 배터리 문제가 해결될 날도 곧 오겠지요? 영화 <아이언맨>의 공상이 실현될 미래가 다가오고 있군요.

 

지원 : 동력형 외골격의 연구가 미국에서는 주로  군사적으로 사용할 목적이라면 일본과 우리나라는 장애인이나 노인들을 위해 것이에요. 일본의 할(HAL)을 다리에 착용하면 하지 마비 환자의 보행을 가능하게 한다는 군요. 피부에 붙인 센서가 뇌의 전기신호를 감지해 다리가 움직일 방향을 알려주고 관절부분의 모터가 작동해 보행을 도와주는 구조로 다리 힘을 10배까지 높여준대요. 한국의 헥사(HEXER)도 옷처럼 입어서 전신 근력을 증가시켜주는 외골격 로봇이고요.

 

 

 


영화 속의 바이오닉 인간들



문영 : 입어서 강해진 인물은 '아이언맨'을 따라갈 수 없을 것 같아요. 아니 건담이나 로봇 태권브이가 더 센가요? 로봇 태권브이나 건담을 조정했던 주인공들은 기어나 핸들을 돌리지 않고 로봇 안에서 자유롭게 움직였고 그 움직임이 로봇을 통해 구현되었으니 말이에요. 영화 <마이너리티 리포트>에서 주인공 톰 크루즈를 잡으러 다니던 경찰이 날 수 있었던 것도, <지.아이.조>의 주인공들이 자동차보다 더 빨리 달리고 빌딩을 뛰어오를 수 있었던 것도 '파워슈트' 덕분이었어요.

 

SO_LIS인숙 : 입어서 강해지는 슈트 대신에 훨씬 더 강한 신체조직을 인공으로 만들어 대체하는 경우도 생길 수 있어요. 많은 에스에프 애니메이션을 보면 생명체와 기계가 결합해 더욱 강해지는 이야기가 많이 나오지요. 사람은 살아남기 위해 본능적으로 강한 것을 원하는 것 같고요. 육체적으로 강해지는 것이 꼭 좋은 것일까요? 예전에 어느 지역에 강한 적응력을 가진 감자가 다른 종자를 모두 물리치고 그 지역의 농토를 다 차지한 적이 있었다고 해요. 그런데 몇 해 안 가서 그 지역에 기상이변이 발생하니 그 감자를 주식으로 하는 많은 사람들이 굶주렸다는 뉴스를 보았어요. 강한 것이라고 해도 분명히 약점은 있을 테고 약한 것이라고 해도 장점은 있는데 하나로 통일해 버리면 모두가 사라질 위험이 더 크다고 생각해요. 사람의 신체를 변화시키기보다는 필요한 도구로 기술과 기계이 활용되었으면 하는 생각이에요.

 

지원 : 사실 우리와 같은 외모를 하고서 달리는 벤츠를 따라 잡았던 첫 인물은 <600만불의 사나이>의 스티브 오스틴 대위와 <소머즈>의 제이미 소머즈였을 거예요. 1970년대 미국 드라마 주인공이었는데, 소머즈가 약간 인상 쓰듯 집중하며 옆머리를 넘기면 먼 곳의 악당들 대화가 또렷이 들리는 장면이나 오스틴 대위가 집중하듯 미간을 찌푸리면 어김없이 먼 곳의 시야가 ‘쭉~’ 당겨져 또렷이 보이는 장면이 기억나네요. 생체공학 눈과 귀와 팔, 다리를 장착한 최초의 바이오닉 인간이 아닌가 싶어요.

 

문영 : 물론 극 중에서 그런 것이지만 그 사람들도 사고로 신체의 일부를 잃어서 600만불이라는, 당시로는 엄청난 비용으로 새 신체를 얻게 된 경우에요. 더 강하고 특별한 기능까지 갖춘 신체로요. 기술을 이용해 인간의 능력이 확장하면 바이오닉 인간이라고 하더군요. 박쥐처럼 초음파를 이용할 수 있는 바이오닉 인간이 되면 어두운 밤길 가로등이 더 이상 필요하지 않겠네요. 이제 기술의 힘은 생각보다 커져 가끔은 사람이 기술을 다루는지 기술이 사람을 다루는지 헛갈리기까지 하네요.

 

동수 : 의공학이 사람을 위한 것이면 좋겠는데 너무 군사적이거나 정치적인 목적으로 이용되는 면이 있는 것 같아 걱정이에요. 하긴 막대한 연구비 지원과 무관할 수 없으니 어쩔 수 없는 일이겠죠.

 

인숙 :  불편한 팔과 다리를 대신해 줄 생체 의공학에 대한 연구는 노령 인구의 증가와 후천적 장애의 증가로 앞으로도 활발히 진행될 거라고 생각해요.  이번에 자료를 찾으면서 이들을 위한 생체 공학 팔, 다리 같은 것들은 정부의 지원이 꼭 필요한 분야라는 생각을 했어요. 장애자들이 비용 문제, 애프터서비스 문제를 감수하고도 외국 제품을 사용해야 하는 상황은 꼭 개선될 필요가 있겠더라고요. 사치품이 아니라 생존의 최소 도구를 가지려는 욕구니까 말이죠.

 

00bionic2영화 <지아이조>의 한 장면. 한겨레 자료사진





엄마들이 상상해본 미래



지원 : 생체공학 신체를 이야기하다 보니 그 발전이 어디까지일까 상상하게 되네요. 사실 어릴 때 제 꿈이 자라서 제이미 소머즈가 되는 거였거든요(웃음). 지금까지 본 과학적 사실과 현재의 연구 단계를 기반으로 맘껏 미래를 상상해 보면 어떨까요?

 

동수 : 입고 벗는 게 가능하다면 사용해보고 싶지만 더 많은 편리함이 주어진다고 해도 칩을 삽입하거나 하는 것은 거부감이 드네요. 아파서 수술하느라 병원에 있을 때 정말 힘들었던 기억이 있어서인지 소머즈가 되기 위해 수술하긴 싫어요. 그런 시대가 오더라도 사람 손으로만 할 수 있는 정교한 작업에 대한 가치는 더욱 높아질 것 같아요. 피아노를 친다던지, 정교한 수공예품을 만든다던지, 그림을 그리는 것 같은 작업 말이에요.

 

00bionic3 » 오래 전의 외화 <600만불의 사나이>와 <소머즈>의 두 주인공.

지원 : 꼭 그렇게만 생각하지 않을 수도 있을 것 같아요. 생체공학 팔의 움직임이 더 정교해진다면 피아노 치기 위한 팔을 손가락을 7개로 한다던지, 키 작은 사람은 긴 다리를 착용할 수도 있겠지요. 피스토리우스가 달리기 할 때와 생활할 때 다른 의족을 장착하는 것 처럼이요.

 

인숙 : 정교함으로 따지자면 기술이 훨씬 앞설 수 있어요. 하지만 사람의 마음을 움직이는 자연스러운 감동은 언제나 같은 크기와 길이를 만들어 내는 기술로는 도저히 흉내 낼 수 없는 것 아닌가요? 그래도 기술이 더 발달된다면 사람의 부족함을 대신해 줄 수는 있을 것 같아요.

 

문영 : 더구나 아까 나왔던 얘기처럼, 나의 뇌파로 자유롭게 주변 사물을 조정할 수 있다면 시장 보러 나갔다가 가스 불을 켜두고 왔는지 끄고 왔는지 기억이 가물가물할 때 집안에 달린 카메라로 가스 불을 확인하고 뇌파를 증폭해서 집에 있는 로봇팔에게 가스 불을 끄도록 시킬 수도 있겠네요.

 

동수 : 그러다보면 아이들은 더 진화된, 더 다양한 생체공학 신체를 사 달라고 조르게 될지도 모르겠어요. 옆집 누구는 어떤 다리도 있고 팔도 몇 개 있는데 ... 하며 말이죠. 그렇게 되면 부모의 경제력이 지금보다도 더 아이 성장에 중요해 질 수도 있다는 두려움이 드는군요. 상상이지만 너무 했나요? 지금은 장애우들에게 최소한의 생존을 위한 필요조건인 신체가 앞으로는 장애우는 물론 일반인에게도 선택의 문제로 자리잡게 될지는 지켜볼 일인 것 같네요.

 

인숙 : 문명사회를 살기 위해 컴퓨터와 스마트폰에 적응했듯이 개인의 필요보다는 집단의 흐름에 따르기 위해 어쩔 수 없는 선택을 할 수도 있지요. 강한 신체는 가지지 못한 사람에게는 위협이 될 수도 있고요.


문영 : 문제를 해결하기 위해 내놓은 해결책이 진짜 해결책이 아닌 경우가 있어요. 욕구를 따라 발전하는 기술은 오히려 다른 종류의 욕구를 좌절시키는 결과를 만들어 낼 수 있고요. 요즘은 맑은 공기 마시며 건강하게 자란 음식 먹고 주변의 새소리와 동네 꼬마들의 떠드는 소리가 즐겁게 들릴 만큼 여유를 가지는 것도 힘들 때가 있어요. 인간의 능력이 확장되면 자신이 존재한다는 것을 느낄 마음과 시간의 여유가 더 생길까요? 좀 더 내가 나다워졌다고  말할 수 있게 될까요?

 

지원 : 내가 정체성을 갖는 것은 신체가 건강한가, 의수인가, 의족인가가 아니라 나의 생각, 가치관, 추억, 감정이 있기 때문이잖아요. 이런 것들이 훼손되지 않을 만큼만 바이오닉 인간을 받아들였으면 하는 바람이 생기네요.

 

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과학수다팀
머릿속 과학을 쉽게, 편안하게, 재밌게 생활에서 끌어안다.” 못생긴 평 발의 등번호 21번 수다꾼(박문영), 뾰족코에 둥근 안경 수다꾼(신지원), 살포 시 웃음 짓는 빼빼 수다꾼(최동수), 볶음밥 위의 노른자 수다꾼(이인숙)이 수 다 팀을 꾸렸다.
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