범부처 첨단 의료기기 연구개발사업… 2032년까지 국고 202.5억 원 지원

사지마비 환자 운동·감각 기능 회복 목표로 ‘뇌-AI-로봇 실시간 연동 시스템’ 개발

     세브란스병원과 강남세브란스병원 재활의학과 교수팀이 뇌 신호로 로봇을 제어하고, 로봇의 감각을 다시 뇌로 전달하는 기술 개발 착수에 들어간다.

이번 연구는 과학기술정보통신부, 산업통상자원부, 보건복지부, 식품의약품안전처가 공동 추진하는 ‘범부처 첨단 의료기기 연구개발사업’의 일환으로 진행된다. 올해부터 2032년까지 7년간 총 9,408억 원 규모의 재원을 투입해 세계 최초 또는 최고 수준의 첨단 의료기기 개발과 필수 의료기기 국산화를 지원하는 대규모 범부처 협력사업이다. 기초·원천 연구부터 제품화, 임상, 인허가까지 의료기기 연구개발 전주기를 지원한다.

세브란스병원과 강남세브란스병원 재활의학과 주도로 대구경북과학기술원 등 9개 기관과 함께 참여하는 이번 과제에는 7년간 국비는 202억 5000만 원, 민간 부담금을 포함하면 약 300억 원이 투입된다. 사지마비 환자의 운동 의도를 AI가 뇌에서 직접 읽어 로봇을 움직이고, 로봇이 감지한 촉각·압력·자세 정보를 뇌로 되돌려주는 ‘양방향 뇌-AI-로봇 연동’ 의료기기 개발이 목표다.

목 부위 척수 손상이나 루게릭병(근위축성 측삭 경화증, ALS) 등으로 사지가 마비된 환자는 운동 기능뿐 아니라 감각 기능까지 크게 제한된다. 현재 재활치료는 남아 있는 기능을 최대한 활용하고, 보조기기를 통해 일상 기능을 보완하는 데 중점을 둬 왔다. 운동과 감각을 연결하는 생물학적 회로 자체를 임상적으로 회복시키는 일은 오랫동안 재활의학의 난제로 남아 있었다.

과제의 주관기관인 엔젤로보틱스는 이번 연구에서 사지마비 환자를 위한 전신형 외골격 로봇, 이른바 ‘웨어러블 휴머노이드’ 개발을 총괄한다.

뇌 연결 기술 개발은 대구경북과학기술원(DGIST) 등이, AI 기반 뇌 신호 처리는 KAIST가 담당한다. 뇌 전극 삽입은 서울대학교병원 신경외과가 수행한다. 세브란스병원과 강남세브란스병원 재활의학과는 삼성서울병원, 부산대학교병원 등과 임상 연구의 핵심 축으로 참여해 외골격 로봇의 임상 적합성 검증, 임상시험 설계, 환자 평가 프로토콜 수립 등을 담당한다.

세브란스병원 재활의학과 나동욱 교수와 강남세브란스병원 호흡재활센터 최원아 교수팀은 국내 최고 수준의 로봇재활 임상 경험을 바탕으로 이번 연구의 임상 적용 가능성을 검증하는 데 주도적인 역할을 맡는다.

세브란스병원은 2011년 국내 최초로 로봇보행치료실을 설치하고, 2018년에는 국내 최초로 로봇재활치료센터를 개소했다. 이후 15년간 로봇재활 분야에서 환자 치료 경험과 임상 데이터를 축적하며 국내 로봇재활 임상 발전을 이끌어 왔다.

강남세브란스병원 호흡재활센터도 이번 연구에 참여해 고위험군 환자의 임상 안전성을 높인다. 2009년 국내 최초로 설립된 호흡재활센터는 루게릭병 등 희귀난치성 신경근육질환과 고위 경수손상으로 인한 중증 호흡부전 환자의 호흡재활 분야를 지난 17년간 전문적으로 수행해 온 기관이다. 연구 대상자의 호흡 기능을 면밀히 평가하고 관리함으로써, 뇌-로봇 통합 시스템이 실제 임상 환경에서 안전하게 적용될 수 있도록 지원할 예정이다.

개발은 총 3단계로 진행된다. 1단계인 2026년부터 2027년까지는 고밀도 피질침습형 전극과 뇌-로봇 통합 시스템의 핵심 기술을 확보한다. 2단계인 2028년부터 2029년까지는 하드웨어와 소프트웨어를 통합하고, 환자 대상 임상시험을 수행한다. 3단계인 2030년부터 2032년까지는 뇌 인터페이스, 인공지능 기반 인코딩·디코딩 기술, 전신형 외골격 로봇을 초저지연 통신으로 연결한 조합형 의료기기를 완성하고, 식품의약품안전처 인허가와 상용화를 추진한다.

세브란스병원 재활의학과는 이 과정에서 임상시험 프로토콜 설계, 환자 모집과 평가, 로봇 사용성 및 안전성 검증을 맡는다. 특히 공학 연구실에서 구현된 기술이 실제 환자에게 적용될 수 있는지 확인하는 임상 번역의 핵심 역할을 수행한다. 연구팀은 세브란스병원이 축적해 온 로봇재활 임상 경험과 데이터를 바탕으로, 뇌-로봇 통합 시스템의 안전성과 유효성을 체계적으로 검증할 계획이다.