세브란스 주도 '생각대로 움직이는 입는 로봇' 개발…사지마비 재활 패러다임 바꾼다

그동안 의학계의 해묵은 난제로 꼽혔던 ‘손상된 신경 회로 복원’을 위해 국내 연구진이 뇌 신호와 인공지능(AI), 로봇 기술을 융합한 차세대 의료기기 개발에 나섰다. 단순히 환자의 남은 신체 기능을 보조하는 수준을 넘어, 환자의 생각대로 로봇이 움직이고 로봇이 느낀 감각을 다시 환자의 뇌로 전달하는 이른바 ‘양방향 신경 연결 시스템’ 구축이 핵심이다.

세브란스병원과 강남세브란스병원 재활의학과 연구팀은 정부가 추진하는 대규모 국책 과제인 '범부처 첨단 의료기기 연구개발사업'에 최종 선정돼 본격적인 기술 연구에 착수했다고 16일 밝혔다.


이번 프로젝트는 세브란스병원 재활의학과 나동욱 교수와 강남세브란스병원 호흡재활센터 최원아 교수팀이 맡았다. 정부 지원금 202억 5,000만 원을 포함해 민간 투자 등 총 300억 원에 달하는 대형 사업비가 투입되며, 오는 2032년까지 총 7년간 긴 호흡으로 진행된다.
연구의 궁극적인 지향점은 척수 손상이나 루게릭병(ALS) 등으로 사지가 마비된 중증 환자들의 운동 및 감각 기능을 임상적으로 완벽히 회복시키는 것이다. 현재까지의 재활의학은 휠체어나 기존 보조장구를 활용해 일상생활을 조금 더 수월하게 돕는 1차원적 접근에 머물러 왔다.

그러나 이번에 개발되는 의료기기는 AI가 환자의 두뇌에서 발생하는 운동 의도를 실시간으로 해석해 외골격 로봇을 제어하고, 역으로 로봇 발끝이나 손끝이 감지한 압력과 촉각 정보를 다시 인간의 신경계로 환원하는 혁신적인 메커니즘을 지향한다.


이를 위해 국내 최고 수준의 산·학·연·병 생태계가 뭉쳤다. 뇌에 전극을 직접 삽입하는 정밀 수술은 서울대병원 신경외과가 담당하며, DGIST와 KAIST가 각각 뇌-로봇 인터페이스와 인공지능 기반의 신호 연산 처리를 맡아 핵심 기술을 완성한다. 환자가 입고 움직일 전신형 외골격 로봇 하드웨어는 웨어러블 로봇 전문기업 엔젤로보틱스가 제작을 주도한다.

총 3단계로 기획된 이번 여정은 2027년까지 피질 침습형 전극 등 원천 기술을 확보하는 것으로 시작된다. 이후 2029년까지 통합 소프트웨어를 구축해 본격적인 환자 대상 임상시험을 거친 뒤, 사업 최종 연도인 2032년에는 초저지연 무선 통신 기법이 탑재된 조합형 의료기기로 탄생시켜 식약처 인허가 및 최종 상용화 단계까지 밟겠다는 구상이다.

연구 전반의 임상 설계와 유효성 검증을 총괄하는 세브란스병원 연구팀은 그간 쌓아온 독보적인 로봇 및 호흡 재활 인프라를 전면에 내세웠다. 세브란스는 국내 최초로 로봇보행치료실과 로봇재활치료센터를 선보이며 지난 15년간 방대한 양의 임상 데이터베이스를 축적해 왔다. 특히 강남세브란스 호흡재활센터의 참여로 고위 경수손상 등 자가 호흡이 어려운 고위험군 마비 환자들도 인공호흡기 동반 하에 안전하게 로봇 재활 임상시험을 마칠 수 있도록 상시 모니터링 체계를 가동할 방침이다.

여기에 삼성서울병원과 부산대병원도 임상 연구의 또 다른 축으로 가세해 전국 단위의 환자 모집과 프로토콜 수립에 힘을 보태기로 했다.

연구팀 관계자는 "실험실 안의 공학적 성과가 실제 침상 위 환자들의 신체 복원으로 이어지는 '임상 번역'의 모범 사례가 될 것"이라며, "한국 의료기기 산업의 고도화는 물론 중증 마비 환자들에게 새로운 삶의 가능성을 열어주겠다"고 포부를 밝혔다.


김성원 글로벌이코노믹 기자 winner5858@g-enews.com