BCI와 함께 디지털 세계로 뻗어나가는 인간의 뇌

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI, Brain-Computer Interface)란 인간의 뇌와 컴퓨터를 직접 연결해 뇌에서 발생하는 신호를 감지 및 해석하고 컴퓨터와 상호작용하는 기술을 의미한다. 이 기술은 먼저 ①뇌와 연결된 컴퓨터에서 뇌 신호를 획득한 후 ②해당 신호에 대한 정보처리 과정을 거치고 ③마지막으로 BCI 애플리케이션에서 가공된 정보를 활용한다. 쉽게 말해서 뇌의 신호를 컴퓨터가 해석해 사람의 의도를 파악해 내면 이를 토대로 사람의 생각으로만 외부 기기를 조종할 수 있는 시스템이 마련된 것이다.

<뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 개념도>

     [자료: The University of Alabama at Birmingham, KOTRA 상하이무역관 정리]

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 측정 방식에 따른 분류 

뇌 신호를 수집하는 방식에는 크게 두 가지가 있다. 두개골을 개방해 대뇌피질에 전극이나 마이크로칩을 활용하는 침습형 방식, 다른 하나는 뇌 외부인 두피에 전극을 부착해 뇌 신호를 측정하는 비(非)침습형 방식이다.

<측정 방식에 따른 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 활용성>

[자료: The University of Alabama at Birmingham]

중국 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 산업 가치사슬

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 산업의 가치사슬 업스트림에는 주로 BCI 칩, 뇌 신호 수집 장비, 데이터베이스 및 알고리즘 등 소프트웨어와 하드웨어 장비로 구성된다. 미드스트림은 뇌-컴퓨터 인터페이스 가공 및 제조 기업이 담당하고 있으며, 마지막으로 다운스트림은 의료, 교육, 게임 등과 같은 다양한 산업으로 구성돼 있다.

<중국 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 산업 가치사슬>

[자료: 즈옌 컨설팅(智研咨询), KOTRA 상하이무역관 정리]

글로벌 시장보다 빠르게 성장하는 중국 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 시장

중국의 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 산업은 첨단기술 육성에 힘을 쏟는 중국 정부의 적극적인 지원을 등에 업고 가파른 성장세를 보이고 있다.

사이디컨설턴트(CCID, 赛迪顾问)에 따르면, 중국의 2024년도 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 시장 규모는 32억 위안으로, 전년 대비 18.8%의 성장률을 기록했다. 또한 앞으로 의료 분야를 비롯한 교육, 군사, 소비 등의 분야로 활용 범위가 확대돼 2027년에는 시장 규모가 55억7500만 위안에 이를 것으로 전망된다. 향후 3년간 중국의 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 시장은 연평균 20.3%의 성장률을 보일 것으로 예상되는데, 이 수치는 해당 기간 전 세계 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 시장의 예상 연평균 성장률인 14%를 상회하는 수치다.

<2022~2027년 중국 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 시장 규모(예상치)>

(단위: 억 위안, %)

 [자료: 세이디컨설턴트(CCID, 赛迪顾问)]

활용 분야 ①의료 부문 – 상하이시 BCI 글로벌 혁신 허브로 자리매김

중국정보통신연구원 ‘뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술 발전 및 응용 연구 보고서(2023)’에 따르면, 중국에서는 BCI 기술이 의료분야에서 주요 적용 분야로 자리 잡았고, 중국에는 약 200개의 의료 BCI 기술 기업이 운영되고 있다.

특히 상하이시는 ‘뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 미래 산업 발전 계획(2025~2030년)’을 발표하며 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)가 접목된 상품을 임상에서 사용하겠다고 밝혔다. 또한 이어서 ‘상하이시 의학 인공지능 사업 방안(2025~2027년)’과 함께 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 포함한 첨단 의학 분야의 방향성을 제시했다. 이를 통해 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 글로벌 혁신 허브로 자리매김하려는 상하이시의 의지를 확인할 수 있다.

상하이시와 같은 지방정부의 적극적인 지원이 실제 긍정적인 성과로 이어지는 선순환 구조가 형성되고 있다. 중국 증권일보(证券日报)에 따르면, 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기업의 임상 시험을 적극 지원하고 있는 상하이에서 시행된 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 임상 시험 이식 수술이 중국 화산병원에서 성공적으로 끝났고, 교통사고로 인해 경추 척수가 손상돼 움직이지 못했던 환자를 치료한 사례도 나왔다.

<혁신 의료기기 특별 심사 절차를 통과한 중국 최초 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 제품 ‘NEO’>

[자료: 중국 증권일보(证券日报)]

활용 분야 ② 드론 - 생각만으로 드론의 움직임을 제어한다.

지난달 17일, 세계에서 가장 오래되고 저명한 과학 학술지 네이처(Nature)에 칭화대와 톈진대 연구팀이 공동 개발한 양방향 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)가 최초로 공개됐다. 기존의 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술은 뇌에서 보내는 신호를 처리해 기계를 움직이는 단방향적 특징을 보였다. 따라서 피로나 감정에 의한 뇌 신호의 변화로 인해 효율성이 떨어지는 한계가 존재했다.

그러나 새롭게 개발된 양방향 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 통해 이제는 뇌와 기계가 상호 학습을 할 수 있게 됐다. 개발에 참여한 톈진대학교 쉬민펑 연구원은 해당 신기술을 두고 “생물학적 지능과 기계 지능 간의 상호 적응을 향한 첫걸음을 내딛는 것”이라고 평가하며“ 기술이 발달하며 효율성이 높아져 더 복잡한 작업을 수행하는 것도 가능하게 됐다”라고 말했다.

네이처(Nature)에 기재된 논문에 따르면, 지금까지 드론을 위아래로 움직이거나, 좌우로 움직이는 ‘2방향 동작 제어’만이 가능했지만 신기술을 통해 앞뒤 움직임과 회전을 포함한 ‘4방향 동작 제어’를 할 수 있게 됐다. 이제는 사람의 생각만으로 자유롭게 드론을 제어할 수 있는 시대가 열린 것이다.

<인간의 뇌와 기계가 서로 적응하며 진화하는 ‘공진화’ 기술 개발 개념도>

[자료: 칭화대학교 직접회로학원(清华大学集成电路学院)]

기업 동향: 시장에 진입하기 시작한 중국 기업들, 의료업계와 연계 뚜렷

현재 중국의 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 시장에 상장회사들이 적극적으로 진입하고 있다. 중국 산업정보망에 따르면, 현재 의료분야는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 산업에서 가장 활발한 분야로, 전체 시장의 60%가 넘는 점유율을 차지하고 있다. 다양한 기업들이 의료 분야와의 연계를 통해 상업화 및 기술 임상 시험을 진행하고 있다.

<중국 주요 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기업 현황>

(단위: 억 위안)

[자료: 중국산업정보망(中商情报网)]

정책동향: 국가 중점 산업, 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)

2024년 중국 공업정보화부 업무보고에서 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)는 중요한 미래 산업으로 명시됐다. 최근 몇 년간 중국은 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 산업에 지원책을 쏟아내며 미래 혁신 기술에 대한 빠른 성장을 기대하고 있다. 중국 중앙정부와 상하이시와 같은 지방정부의 혁신 기술 지원 정책 시너지를 기반으로 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 산업의 발전은 계속될 것으로 전망된다.

<중국 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 산업 관련 정책>

[자료: 즈옌 컨설팅(智研咨询)]

전망 및 시사점

최근 몇 년간 중국 정부는 미래 혁신 기술 산업과 관련된 분야라면 전폭적인 지원을 아끼지 않고 있다. 이러한 맥락에서 중국은 국가 차원에서 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 산업을 중점 발전 분야로 지정하고 이를 위한 다양한 지원책을 마련하고 있다. 또한 중앙정부 지원책에 발맞춘 상하이시와 베이징시는 앞으로 5년간의 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 산업 관련 발전계획 및 행동계획을 각각 발표하며, 해당 산업 관련 정책을 선도적으로 추진하고자 노력하고 있다. 이처럼 중국에서는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 산업 관련 기반이 안정적으로 축적되고 있으며, 이는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 시장이 수년 내에 중국에서 빠른 성장을 이룩할 가능성이 크다는 것을 보여준다.

공업정보화부 기술위원회 자문위원인 Z씨는 상하이무역관과의 인터뷰에서 “국가와 지방정부 차원의 막대한 지원을 통해 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술 혁신에 뚜렷한 변화가 나타나고 있다”고 밝히며, “국가는 거시적 차원의 기술 연구 및 산업 배치에 중점을 두고 있고, 지방에선 기술의 응용에 공을 들이고 있다”고 설명했다.

중국 의료업계 및 첨단기술 분야 진출을 희망하는 우리 기업은 글로벌 시장보다 빠르게 성장하는 중국의 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 시장 동향을 눈여겨 살펴볼 필요가 있다. 중국 정부의 지원을 등에 업고 발전하는 중국 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 시장에서 우리가 협업할 수 있는 분야가 무엇인지 분석하고, 확장되는 응용 분야 중 우리 기업의 선점 가능성이 높은 분야를 모색하는 것이 필요하다.

자료: 즈옌 컨설팅(智研咨询), 칭화대학교 직접회로학원(清华大学集成电路学院), 중국 증권일보(证券日报), 세이디 컨설턴트(CCID, 赛迪顾问), 앨라배마 대학교(The University of Alabama at Birmingham), 중국산업정보망(中商情报网) 및 KOTRA 상하이 무역관 자료 종합