뇌파 기술 연구의 적용 사례와 발전 방향

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2009.07.23 / 2019.12.24
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목차: 1.서론

2. 뇌파 측정
2.1 뇌파측정에 대한 이해와 적용
2.1.1 뇌파를 통한 각성수준 분별
2.1.2 뇌파 보안기술
2.1.3 뇌파 알람시계
2.2 뇌파 측정의 한계와 문제점

3. 뇌파 조종
3.1 뇌파 조종에 대한 이해와 적용
3.1.1 뇌파로 작동하는 마우스, 키보드
3.1.2 뇌파로 움직이는 팔
3.1.3 뇌파로 움직이는 장난감
3.2 뇌파조종의 한계와 문제점

4. 뉴로 피드백
뇌파가 보는 세계, 뇌파로 보는 세계
4.1 뉴로 피드백에 대한 이해와 적용
4.1.1 범죄 심리를 개조하는데 적용
4.1.2 집중력 장애를 치료하는데 효과적인 뉴로 피드백
4.2 뉴로 피드백의 한계와 문제점

5. 결론

본문내용: 1. 서론

현대 과학은 하루가 멀다 하고 눈부시게 발전하고 있다. 이러한 급속도로 발전하는 현대 과학 중에서 아직 우리에게 생소한 분야가 있는데, 바로 ‘뇌파’이다. 뇌파란 사전적 의미로 뇌의 활동에 따라 일어나는 전류 또는 그것을 도출, 증폭하여 기록한 것을 뜻한다. 뇌파가 인간에게 적용되어 연구되기 시작한 것은 20세기 초반쯤이다. 이제 막 연구가 시작된 분야이다. 그래서 아직까지는 다른 분야와 달리 실생활에 널리 적용되어 쓰이지는 않고 있지만 현대 과학계에서는 주목 받고 있는 분야 중 하나가 바로 뇌파이다. 현재 우리가 알고 있는 뇌파 기술 응용 기기로는 거짓말탐지기, 인공 팔(뇌파로 자신의 수족처럼 움직임), 학습보조기(OO스퀘어등) 등이 있으며, 이밖에도 우리가 잘 모르는 것들에도 이미 뇌파 기술은 쓰이고 있다.
따라서 본 소논문은 우리가 잘 알지 못하는 떠오르는 과학 분야인 뇌파를 소개한다. 과연 우리는 얼마나 뇌파에 대하여 알고 있는지, 현재 뇌파 연구는 어느 정도까지 발전했는지, 좀 더 나아가 가까운 미래의 발전 방향까지 다룬다. 하지만 뇌파와 관련된 분야는 너무 다양하기 때문에 , 본 소논문에서는 뇌파 측정, 뉴로 피드백, 뇌파 조정 이렇게 3가지로 한정시켰다.
본 소논문을 통하여 공학도인 우리들이 언젠가 다룰지도 모르는 뇌파에 대하여 한 발짝 더 다가가는 기회가 된다면 좋겠다.

2. 뇌파 측정
2.1 뇌파측정에 대한 이해와 적용

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술은 뇌파나 미세전극에서 측정된 생체신호를 분석하여 인간의 의사를 인식하는 기술이다. 미국 MIT에서 발행하는 ‘테크놀로지 리뷰’에서는 최근, 세상을 바꿔 놓을 실현 가능한 기술 10가지를 소개했다. 정보통신 기술(Information Technology: IT), 나노 기술(Nano-Technology: NT), 생명공학(Bio-Technology: BT) 등이 유기적으로 연결되어 있는 이들 10가지 기술 중에 뇌-컴퓨터 인터페이스(Brain-Computer Interface: BCI) 기술이 있다. 류창수 외, 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 동향, 주간기술동향 1006호, 2001,

생각만으로 작동하는 컴퓨터는 생체에서 발생하는 전기적 활동인 생체신호를 이용하여 연구가 진행되어 왔다. 생체 신호의 측정은 뇌파(Electro-encephalogram : EEG), 심전도(Electrocardiogram: ECG)와 같이 피부에 부착하는 비침습적인 전극을 활용하는 방식과 미세전극을 뇌내에 삽입하여 신경세포들의 집단에서 발생하는 신호를 측정하는 침습적인 방식으로 나눌 수 있다. 류창수 외, 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 동향, 주간기술동향 1006호, 2001,
이 중에서 앞으로 살펴볼 BCI 기술들에 적용되는 뇌파측정 방식은 주로 인간의 인식에 관한 정보처리가 이루어지는 두뇌로부터의 비침습적인 측정 방식이다.
뇌파는 피질막 신경세포의 전기적 방전의 변화에 의해 발생하는데 표면뇌파에서의 변동은 주로 비교적 느린 시냅스후 전위에 의한 측두엽부위의 전기적 흐름에 의해 일어난다. 인간의 두피에서 측정 가능한 자발적 전기 활동인 뇌파는 두뇌 활동의 변화를 시간적 공간적으로 파악하는 수단으로서, 1929년 Hans Berger에 의해 최초로 기록된 후 임상과 뇌기능 연구에서 폭 넓게 사용되어 왔다. 윤중수, 뇌파학 개론, 고려의학, 1999, p2.
뇌파 기반 BCI는 두뇌의 정보처리 결과인 의사 결정을 언어나 신체의 동작을 거치지 않고 직접 시스템에 전달할 수 있어, 인간의 생각을 인식한다는 새로운 개념의 인터페이스, 신체장애인을 위한 복지형 인터페이스, 그리고 실감형 인터페이스를 가능하게 한다.
최근 뇌파를 이용한 기술이 많이 상용화되고 있는데 이런 기술들은 모두 뇌파를 측정하는 것을 토대로 측정된 뇌파를 분석해서 인간의 생각을 정량적으로 평가하거나 측정된 뇌파를 기계장치에 연결시켜서 기계의 움직임을 조종하기도 한다. 앞으로 소개되는 뇌파로 조종하거나 뇌파를 바꾸는 뉴로피드백 기술은 기본적으로 뇌파의 측정을 바탕으로 이루어진다. 뇌파의 측정을 응용한 몇 가지 기술들에 대해 알아보았다.

2.1.1 뇌파를 통한 각성수준 분별

뇌파를 통해 각성수준을 측정하여 어느 수준 이하로 떨어지면 적절한 경고를 할 수 있는, 휴대형 실시간 각성수준 모니터링 시스템 개발이 수행 중이다. 미국의 Salk 연구소와 Naval Health Research Center 공동으로 수행 중이며, 가장 체계적인 연구가 수행되고 있는 것으로 판단된다. 최근에는 전두엽과 두정엽 부분에 두 개의 건성 전극을 사용하는 단계까지 연구가 진척된 것으로 파악된다. 류창수 외, 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 동향, 주간기술동향 1006호, 2001,
이 기술을 응용해서 운전 중 졸음을 알려주는 경보장치 등에 활용되고 있다.

2.1.2 뇌파 보안기술

사람의 뇌파를 이용한 새로운 첨단 보안기술이 곧 선보일 예정이다. 건물의 출입통제나 기밀유지를 위해 일반 열쇠나 전자식 카드를 사용하는 대신 지문인식이나 홍채(虹膜) 식별기술 같은 일반인이 모방하기 어려운 첨단 기술을 이용한다. 그러나 이 기술들에도 허점이 있어서 영화에 나오듯이 보안이 뚫릴 가능성이 있다. 오타와 캘튼대학의 연구원 쒀푸씨에 따르면 뇌파를 이용하면 어떤 방법으로도 뇌파의 복사나 조작이 불가능하기에 보안이 파괴될 수 없다고 한다.
손지문처럼 사람마다 고유한 뇌파는 영원히 하나뿐으로 다른 사람이 같은 생각을 해도 원하는 뇌파를 얻을 수 없어서 보안문제를 근본적으로 해결하게 될 전망이다. 뇌파를 “고유한 비밀번호”로 이용하면 각종 열쇠, 비밀번호나 기타 안전도구가 필요 없고 돈을 인출하거나 컴퓨터의 자료를 불러낼 수 있으며, 사무실 혹은 집에 도착하여도 뇌파를 이용해 문을 열 수 있다. 사용자는 이때 단지 그들의 비밀번호를 생각하기만 하면 된다.
더 점검해야 할 부분은 이 기술이 얼마나 안전한지 그리고 보안에 허점이 없는지 확인하

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