KAIST, 이탈리아·스위스와 '감각→뇌→행동' 과정 규명나서

KAIST가 참여하는 국제 연구팀이 과학기술계 난제 해결에 나선다. 장경인 KAIST 기계공학과 장경인 교수는 유럽연구위원회(ERC)의 '시너지 그랜트 2026'에 이탈리아 및 스위스가 참여하는 '뉴로에토프림(NeuroEthoPrim)' 과제가 선정됐다고 6일 밝혔다. 유럽연구위원회는 유럽연합(EU) 기초연구 지원기관이다. 시너지 그랜트는 연구책임자 2~4명이 전문성을 모아 혼자서는 풀기 어려운 난제에 도전하도록 지원하는 프로그램이다. 연구단은 전 세계 957건에서 가려 뽑은 48건에 들어 선정됐다. 향후 6년간 968만 유로(한화 약 147억 5000만원)을 지원받는다. 이 가운데 KAIST에 배정된 예산은 전체의 3분의 1가량인 310만유로(한화 47억 2000만원)다. 파르마대와 산타나고등연구원에 각각 336만 유로, 322만 유로가 배정됐다. 연구단 대표는 루카 보니니 이탈리아 파르마대학교 교수가 맡는다. 이탈리아 산타나고등연구원(SSSA)과 스위스 로잔연방공과대학교(EPFL) 소속 실베스트로 미체라 교수와 장경인 KAIST 교수가 공동으로 이끌게 된다. 연구단은 원숭이가 자유롭게 걷고 먹이를 찾을 수 있는 실험 공간 '뉴로에토룸'에서 뇌 활동과 전신 움직임, 촉각 정보를 통해 뇌가 보고 느낀 정보를 어떻게 몸의 움직임으로 연결하는지 밝힐 계획이다. 뇌 신호에서 움직이려는 의도를 읽는 '디코딩'과 외부 감각 정보를 뇌가 받아들일 수 있는 신호로 바꾸는 '인코딩'도 연구한다. 뇌의 명령을 읽고 뇌에 감각을 전달하는 두 방향의 원리를 함께 살펴본다. 수집한 데이터는 다양한 감각과 움직임의 관계를 학습하는 인공지능 모델인 '파운데이션 모델' 구축에 활용한다. 대규모 언어모델이 방대한 글에서 언어 규칙을 배우듯, 뇌 신호와 행동 데이터에서 몸의 움직임을 조절하는 공통 원리를 찾는 것이 목표다. 이 연구 과정에서 장 교수가 맡은 분야는 무선 신경 인터페이스 개발 총괄이다. 신경 인터페이스는 뇌 신호를 기록하거나 뇌에 자극을 전달하는 장치다. 부드러운 뇌 조직과 단단한 반도체 사이의 물리적 차이를 줄여, 자유롭게 움직이는 상태에서도 신호를 안정적으로 기록하고 필요한 뇌 부위를 골라 자극하도록 개발할 계획이다. 장 교수 연구팀은 향후 성과를 차세대 브레인칩 '알렉스(ALEX)'와 신경계 질환자의 기기 사용을 돕는 운영체제 '루카스(LUCAS)' 개발에 활용하고, 교원창업기업 엔사이드를 통해 사업화를 추진할 계획이다. 장기적으로는 사지마비 환자가 뇌 신호로 스마트폰이나 휠체어 등을 제어하는 '브레인 투 엑스(Brain-to-X)' 플랫폼으로 발전시키겠다는 것이 연구팀 복안이다. 하나의 뇌 인터페이스로 환자 스마트폰·의수·의족·병상·휠체어·주거 공간까지 연결해, 앱을 설치하듯 필요한 기기를 붙여 쓰는 구조다. 첫 적응증은 운동과 촉각을 함께 되살려야 하는 사지마비·부분마비. 이후 청각·시각장애로 넓혀 갈 계획이다. 영장류 검증과 첫 인체 적용 연구부터 인허가까지 단계적으로 추진한다. 장경인 교수는 “자유롭게 움직일 때 뇌가 감각과 운동을 어떻게 연결하는지 밝히는 것이 이번 연구의 출발점”이라며 “기초연구 성과가 신경계 손상으로 어려움을 겪는 환자에 일상 복귀를 도울 것으로 기대한다"고 말했다.