EEG의 거의 모든 것 5편
- 뇌파 산업의 전망 -
written by Seungju Lee
seungju.lee@looxidlabs.com
룩시드랩스는 VR과 모바일앱에 뇌전도(EEG)를 접목해 멘탈헬스케어를 돕는 플랫폼을 개발하고 있습니다. 플랫폼 사용자는 EEG 및 광혈류측정(PPG) 센서가 달린 헤어밴드를 이용하여 뇌파를 측정함으로써 인지기능의 저하를 손쉽게 발견하고 스스로 관리할 수 있습니다. 전문가의 도움 없이도 사용 가능한 서비스인 LUCY는 간단하고 재미있는 게임을 하며 실시간으로 뇌파를 측정해 사용자가 자신의 인지기능 상태를 확인 및 관리하게 합니다. EEG는 비침습적인 방법을 통해 생체신호를 추출하며 여기서 수집된 데이터들은 심리학, 언어학, 의학과 같이 사람의 생각이나 감정상태, 뇌 질환의 진단이 필요한 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 본 아티클 시리즈에서는 LUCY 서비스의 핵심인 뇌파에 대해 알아보겠습니다.
앞선 4편에서는 EEG 데이터 전처리 방법에 대해 알아보았습니다. EEG의 거의 모든 것 시리즈 마지막편인 이번 5편에서는 룩시드랩스에서 개발하고 있는 뇌파 관련 서비스에 대해, 그리고 뇌파 산업의 미래에 대해 다뤄보고자 합니다.
1. 뇌파와 다른 기기의 결합
▶ EEG와 VR
Figure 1. 룩시드랩스 멘탈 헬스케어 솔루션 LUCY치매시리즈 6편에서 룩시드랩스의 멘탈 헬스케어 솔루션 LUCY가 치매 예방에 어떻게 도움이 되는지를 다뤘었습니다. LUCY는 VR 게임 동안의 뇌파 및 안구 운동 데이터와 행동 지표를 수집하여 사용자의 인지 기능 상태를 분석하는 기기입니다. 이를 통해 병원에 방문하지 않고도 집에서 손쉽게 인지 건강을 측정하고 관리할 수 있도록 하는 것이 목적이지요.
건식 무선 EEG 전극의 발전과 움직임 잡음 제거 방법의 발전에 힘입어 EEG와 VR을 결합하는 데에서 발생하는 한계를 극복하고 LUCY처럼 두 기술의 장점만을 모아 하나의 기기에 통합하는 사례들이 많이 생기고 있습니다. 그렇다면 뇌파를 단독으로 측정하는 것이 아닌, VR 기기를 사용하는 동안 EEG로 뇌파를 측정하는 것이 갖는 장점은 무엇일까요?
먼저, 사용자의 몰입도가 높아 실험 연구에 적합합니다. 컴퓨터 화면을 응시하는 동안 뇌파를 측정하는 기존의 방법보다 VR의 3D 가상 현실 속에서 주변의 방해 없이 과제를 수행할 때 사용자가 더 몰입하여 참여할 수 있습니다. 실생활을 더 잘 반영하는 실험 환경이죠. 따라서 VR과 EEG를 결합한 기기를 EEG 연구에 사용하면 실험 조건에 맞게 통제를 하면서도 생태학적 타당도(Ecological validity)를 높일 수 있다는 장점이 있습니다.
또한, 치료 도구로서 활용되기에 적합합니다. 여러 연구를 통해 VR이 신경정신병리 환자들의 증상을 개선하는 데에 사용될 수 있다는 것이 확인되었고, 이를 VR 내의 행동 데이터뿐만 아니라 뇌파라는 생체 데이터까지 수집할 수 있다면 더욱 객관적으로 인지 상태를 측정하고 치료 경과를 지켜볼 수 있습니다.
▶ EEG와 모바일 어플리케이션
Figure 2. 룩시드랩스 집중력 관리 어플리케이션 Mind Plus룩시드랩스는 EEG와 VR의 결합을 넘어서 EEG와 모바일 어플리케이션이 결합된 서비스도 개발하고 있습니다. 이 어플리케이션의 목적은 집중력 관리로, 구체적으로는 뇌가 집중을 잘할 수 있는 상태(컨디셔닝)가 되도록, 집중할 때에는 완전히 집중할 수 있도록 훈련하는 것입니다. 뇌파 측정 기기를 머리에 쓰고 일을 하면, 앱 내에서 실시간으로 뇌파 데이터를 분석하여 얼마나 집중을 잘하고 있는지 제시해줍니다. 집중을 잘했는지 못했는지에 대한 주관적인 느낌이 아닌, 객관적인 뇌의 활동을 측정하여 뇌가 정말 집중을 잘하는 상태인지 분석해주는 것이지요. 사용자는 기록되었던, 그리고 기록되고 있는 자신의 뇌파 데이터를 보며 집중력 점수를 높이기 위해 노력할 것이고, 이는 뇌가 집중에 최적화된 상태에서 일을 할 수 있도록 하는 데에 도움이 될 것입니다.
Mind Plus 앱과 같이 실험 연구가 아닌 자신의 일에 집중하는 상황에서의 두뇌 상태를 분석하고 이를 통해 사용자가 집중력을 관리하도록 하는 것이 목적일 때는 EEG와 모바일 어플리케이션을 결합하여 사용하는 것이 더 적절하다고 할 수 있습니다. VR 내의 가상 현실 세계에서 무언가를 하는 것이 아니기 때문이죠. 또한 VR 기기는 비용 등의 문제로 상용화되기에는 약간의 제약이 있을 수 있으나 모바일 어플리케이션은 스마트폰만 있으면 누구나 다운로드 받아 사용할 수 있어 접근성이 더 좋습니다.
2. 국내외 뇌파 시장 규모 및 산업 전망
전 세계 뇌파 시장 규모는 2016년 12억 4,656만 달러에서 연평균 성장률 9.54%로 증가하여 19억 6,563만 달러에 이르렀습니다. 그리고 2030년까지는 23억 9,000만 달러에 달할 것으로 예상됩니다. 이렇게 뇌파 시장 규모가 커지게 만드는 주요 요인으로는 뇌졸중, 뇌전증, 수면 장애, 파킨슨병 등의 높은 유병률이 꼽히는데요, 이 질병들을 진단하고 치료할 때 뇌파 데이터가 많이 사용되기 때문입니다.
Figure 3. 뉴로피드백(Dobrushina et al., 2020)그런데 의료 분야뿐만 아니라 뉴로피드백(Neurofeedback) 및 뉴로마케팅(Neuromarketing), 뇌-컴퓨터 인터페이스(Brain-Computer Interface; 이하 BCI) 기술의 발전도 뇌파 기기 수요 증가에 한 몫 할 것으로 예상됩니다. 뉴로피드백이란, 뇌파 정보로 피드백을 받으면서 특정 행동을 하도록 또는 하지 않도록 유도하는 훈련을 하는 것입니다. 행동 인지요법의 일종으로, 실시간으로 자신의 뇌파 상태를 확인하고 이를 조절하는 방법을 배우는 것이지요. 뇌파를 분석해 지금 하고 있는 일에 얼마만큼 집중하고 있는지 보여줌으로써 일의 능률과 생산성을 극대화하도록 훈련시키는 Mind Plus 앱도 뉴로피드백에 속한다고 할 수 있습니다.
Figure 4. 프리토-레이 사의 치토스(출처: 아마존)뉴로마케팅은 마케팅 단계에서 기존의 설문조사 방식이 아닌 소비자의 뇌 데이터를 활용해 소비자의 심리 및 행동을 이해하고 마케팅 전략을 세우는 분야입니다. 아직까지는 생소하게 느껴질 수 있지만, 뉴로마케팅 전문가는 가장 유망한 미래 직업 중 하나일 만큼 성장 가능성이 무궁무진한 분야입니다. 뇌파를 통해 실시간으로 사람의 선호도를 확인할 수 있다는 사실이 굉장히 매력적인 것이지요. 치토스로 유명한 프리토-레이(Frito-Lay) 회사는 뉴로마케팅 사례로 잘 알려져 있는데요, 이 회사는 사람들이 치토스에 열광하는 이유를 EEG를 통해 알아보고자 했습니다. 연구 결과, 사람들의 뇌가 치토스를 먹으면서 손가락에 묻은 오렌지색 양념에 강렬하게 반응한다는 것을 확인했고, 이 결과를 바탕으로 오렌지색을 강조한 포장지로 바꾸어 새로 출시했다고 합니다. 이처럼 뉴로마케팅은 우리 실생활과 밀접하면서도 적용될 수 있는 곳이 많기 때문에 점점 더 주목을 받고 있는 분야입니다.
Figure 5. BCI 예시(출처: https://archiveweb.epfl.ch/cnbi.epfl.ch/)한편, BCI는 뇌와 컴퓨터를 연결하여 사람의 생각만으로 컴퓨터를 제어할 수 있는 기술입니다. 대표적으로 인간이 특정 움직임을 의도할 때 활성화되는 신경 활동의 패턴을 분석한 뒤 컴퓨터가 이를 인식하게끔 하여 사지가 마비된 사람들이 생각만으로 휠체어나 보조 기기를 움직이는 것이 있습니다. 국외뿐 아니라 국내에서도 활발히 연구되고 있으며 몸을 움직이는 데에 어려움이 있는 사람들을 도와줄 수 있기 때문에 수요도 많고 전망도 밝은 분야입니다. 이외에도 뇌파는 활용되고 응용될 수 있는 잠재력이 상당히 크고, 인류의 발전에 확실히 보탬이 될 소중한 기술입니다.
마치는 글
이상으로 EEG와 VR, EEG와 모바일 어플리케이션을 결합한 룩시드랩스의 서비스와 각각이 갖는 이점에 대해 알아보았습니다. 더불어, 뇌파 산업의 미래와 관련하여 대표적인 뇌파 응용 분야 세 가지를 살펴보았습니다. 계속해서 발전할 뇌파 산업을 기대해주시길 바라며, 앞으로 룩시드랩스에서 개발하고 있는 것과 같은 뇌파 검사 기기에 대한 투자도 원활히 이뤄지길 바랍니다.
<EEG의 거의 모든 것> 시리즈는 1편 뇌파란 무엇인가, 2편 뇌파를 측정하는 방법, 3편 정신질환 EEG 바이오마커, 4편 EEG 데이터 전처리, 5편 뇌파 산업의 전망, 총 다섯 편으로 구성되었습니다. 본 시리즈가 여러분의 뇌파 및 EEG에 대한 이해도를 높이고 이 분야에 더 관심을 갖게 되는 계기가 되었으면 좋겠습니다. 읽어주셔서 감사합니다.
참고 문헌
[1] 연구개발특구진흥재단 (2017). 뇌파 검사 기기 시장 연구개발특구기술 글로벌 시장동향 보고서.
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[3] Knibbs, K. (2015). A Weird Neuroscientific Explanation for Why We Love Cheetos.
[4] Tromp, J., Peeters, D., Hagoort, P., & Meyer, A. S. (2015). Combining EEG and virtual reality: The N400 in a virtual environment. In the 4th edition of the Donders Discussions (DD, 2015).
[5] Cuesta, M., Verty, L. V., Ben Abdessalem, H., Byrns, A., Bruneau, M. A., Frasson, C., & Belleville, S. (2022). Virtual Reality and EEG-Based Intelligent Agent in Older Adults With Subjective Cognitive Decline: A Feasibility Study for Effects on Emotion and Cognition. Frontiers in Virtual Reality, 2, 166.
