장경인 KAIST 교수, 'ERC 시너지 그랜트' 선정...50억원 KAIST에 배정

장경인 KAIST 기계공학과 교수
장경인 KAIST 기계공학과 교수

한국과학기술원(KAIST·총장 배충식)이 참여한 국제 공동연구단이 뇌가 몸을 움직이는 원리를 밝히는데 도전한다. 원숭이의 뇌를 관찰해 '움직이는 뇌 지도'를 그린다.

KAIST는 장경인 기계공학과 교수가 공동 연구책임자로 참여한 '뉴로에토프림' 과제가 유럽연구위원회(ERC)의 '시너지 그랜트 2026'에 최종 선정됐다고 6일 밝혔다. 국내 대학 소속 연구자가 이 프로그램의 연구책임자로 선정된 것은 이번이 처음이다.

연구단은 루카 보니니 이탈리아 파르마대 교수를 대표로, 이탈리아 산타나고등연구원(SSSA)과 스위스 로잔연방공과대학교(EPFL) 소속 실베스트로 미체라 교수, 장경인 KAIST 교수가 함께 이끈다. 향후 6년간 약 968만 유로을 지원받으며, 이 가운데 약 50억 원이 KAIST에 배정된다.

이번 연구는 자유롭게 행동할 때 뇌가 어떻게 작동하는지에 주목한다. 머리를 고정하고 정해진 동작을 반복하게 하는 실험은 뇌 신호를 정밀하게 측정할 수 있지만, 일상 속 복잡한 움직임을 이해하는 데는 한계가 있다.

연구단은 원숭이가 자유롭게 걷고 먹이를 찾을 수 있는 실험 공간 '뉴로에토룸'에서 뇌 활동과 전신 움직임, 촉각 정보를 함께 기록한다. 이를 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 살펴보는 것이다.

수집한 데이터는 다양한 감각과 움직임의 관계를 학습하는 인공지능 모델인 '파운데이션 모델' 구축에 활용한다. 대규모 언어모델이 방대한 글에서 언어의 규칙을 배우듯, 뇌 신호와 행동 데이터에서 몸의 움직임을 조절하는 공통 원리를 찾는 것이 목표다.

장 교수는 무선 신경 인터페이스 개발을 총괄한다. 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 엔사이드 주식회사(ENSIDE)를 통해 사업화를 추진할 계획이다. 장기적으로는 사지마비 환자가 뇌 신호로 스마트폰이나 휠체어 등을 제어하는 '브레인 투 엑스(Brain-to-X)' 플랫폼으로 발전시키고자 한다. 사람에게 적용하려면 후속 연구와 안전성·유효성 검증이 필요하다.

장경인 교수는 “자유롭게 움직일 때 뇌가 감각과 운동을 어떻게 연결하는지 밝히는 것이 이번 연구의 출발점”이라며 “기초연구 성과가 신경계 손상으로 어려움을 겪는 분들의 일상 복귀에 도움이 되도록 최선을 다하겠다”고 말했다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com

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