[서울신문]“만약 누군가가 인간의 뇌에 존재하는 뉴런 수만큼의 진공관을 탑재한 컴퓨터를 만든다면 엠파이어스테이트 빌딩만큼의 공간이 필요하고, 나이애가라 폭포를 움직일 만큼의 전력이 있어야 하며, 역시 나이애가라 폭포만큼의 냉각수가 필요하다.”

●뉴런수 만큼 진공관 만들기 사실상 불가능

1950년대 신경학자이자 수학자로 이름을 날린 미국의 워런 매컬로크는 뇌와 비슷한 컴퓨터를 만들 수 있느냐는 질문에 이같은 분석을 내놓았다. 사실상 ‘불가능하다.’는 얘기나 마찬가지다. 그 후 50년이 넘게 지나 진공관을 대신할 수 있는 반도체가 용량과 집적도에서 눈부신 발전을 이뤘고, 전력 문제도 개선됐지만 뇌는 여전히 미지의 영역이다.

뇌는 ‘인류 최후의 과학’으로 불린다. 뇌가 창출할 수 있는 막대한 부가가치에 비해 가장 발전이 더딘 분야이기 때문이다. 우주과학이 50년이 채 되지 않는 기간에 지구 밖으로 나가 달에 깃발을 꽂고 돌아올 정도로 발전한 것에 비해, 뇌는 아직까지 전체 작용원리의 1%도 제대로 밝혀지지 않았다.

인간의 뇌는 어떤 기계나 시스템과도 다르다. 사람의 뇌는 3만개의 유전자가 성장 시기별로 발현해 부분을 이루고 전체를 만든 구성체로,10의 12제곱수의 신경세포가 10의 15제곱차례의 연접(서로 맞닿은 곳)을 통해 작동하는 것으로 알려져 있다. 엄청난 숫자인 것처럼 보이지만, 초보적인 수준의 컴퓨터도 단순 연산으로는 이 규모를 뛰어넘는다. 그러나 뇌의 신경세포가 어떻게 학습을 하고, 경험을 축적하며, 상황에 능동적으로 대처하는지 알아 내는 것은 풀리지 않은 숙제다.

뇌의 전모가 밝혀진다면 공상과학 영화 속에 등장하는 안드로이드나 인간보다 뛰어난 로봇을 만드는 것도 가능하다. 또, 수많은 정신 관련 질환을 조절하거나 인간의 능력을 끌어올리는 방법도 밝혀질 수 있다. 아인슈타인이 일반인에 비해 1%가량 더 뇌의 기능을 사용한 것으로 분석되는 만큼 뇌과학의 발전은 곧 인류 역사의 전면적인 변화를 의미한다.

포스텍 생명과학과 박상기 교수는 “뇌의 특정 부분이 성격을 좌우한다든가, 운동 신경을 조절한다는 점은 대략적으로 밝혀져 있지만 그 이상의 진전은 이뤄지지 않고 있다.”면서 “발전 속도가 빨라지고 있는 것은 사실이지만 아직까지 갈 길이 멀다.”고 말했다. 과학자들은 지금까지 밝혀진 뇌의 신경망을 모방한 컴퓨터를 로봇에 적용하고 있지만, 이 역시 다양성을 가진 프로그램 수준에 머무르고 있다. 실제로 지난해 열린 국내 로봇 행사에서는 4세 수준의 지능을 가졌다던 로봇이 엘리베이터를 타고 장소를 이동해 사람을 찾는 과정을 재연하는데 실패, 망신을 당하기도 했다. 수많은 사람들이 지나다니는 복도에서 로봇의 적응능력 한계가 결정적인 이유였다.

●정부 10년간 1조 5000억 투자 밝혀

수많은 시행착오와 한계에도 불구하고 21세기 들어 뇌연구는 더욱 활발해지고 있다. 아주 더디게 조금씩 밝혀지는 뇌기능의 일부분들이 획기적인 결과물들을 만들어내고 있기 때문이다.

미국·일본 등 세계 각국도 뇌의 신비를 밝히는 데 적극적으로 나서고 있다. 미국은 1950년부터 미국 국립과학재단(NSF) 산하에 뇌연구센터를 설립했고, 연구개발 예산도 지속적으로 늘리고 있다. 최근 들어서는 일본이 급부상하면서 주목을 받고 있다. 일본은 국가 차원에서 21세기를 ‘뇌의 세기’로 규정했다. 일본내 최고 엘리트 집단인 이화학연구소(RIKEN)는 뇌 연구에 사실상 전념하다시피 하고 있다.RIKEN 전체 예산 중에 50∼60%가 뇌 연구에 사용된다.

뇌 연구를 진행하는 국가들의 고민은 ‘당장 결과물이 나오지 않는다.’는 점이다. 투자에 대한 국민적 공감대 형성이 어렵다는 것이 뇌연구의 가장 큰 장애물이다.1992년 미국에서 시작된 ‘뇌주간’이 세계적으로 빠르게 퍼져나간 이유가 여기에 있다. 일반인에게 뇌의 중요성을 쉽게 알리기 위해 마련된 이 행사는 현재 57개국에서 매년 3월 셋째주에 동시에 진행되는 과학계 최대의 프로젝트다. 한국도 2002년부터 뇌주간에 동참하고 있다. 올해도 지난 8일부터 16일까지 서울, 포항 등 전국 10개 도시에서 강연회가 개최됐다.

우리 정부는 뇌를 전담하는 정부출연기관을 설립해 10년간 1조 5000억원을 투자하겠다고 밝히고 있다. 국가과학자 1호 신희섭 박사는 뇌과학 분야의 세계적 권위자로 6년간 15억원씩을 지원받고 있다. 그러나 늘 연구비에 쪼들린다. 소속기관인 KIST가 자체적으로 자금을 조달해 그의 연구를 지원하고 있는 실정이다. 과학계의 한 관계자는 “단순히 투자비 총량을 늘리는 것보다는 뇌와 관련된 각종 학문을 모아 총괄 관리하고, 결과물을 도출해 내는 시스템이 필요하다.”면서 “지속적인 노하우 축적이 결국 국가간 뇌연구 경쟁의 주도권을 결정할 것”이라고 밝혔다.

박건형기자 kitsch@seoul.co.kr