교실 밖에서 듣는 바이오메디컬공학

한양대 공대 교수들이 말하는 미래 의공학 기술

임창환 , 김선정 , 김안모 , 김인영 , 이병훈 지음

MID 2022년 03월 14일 출간 종이책 : 2021년 12월 16일 출간

작품소개

책소개

‘전자약’에서부터 ‘뇌-컴퓨터 인터페이스’까지
상상만 해 온 미래가 이미 다가와 있다면?
질병 치료에서부터 인간 증강까지, 바이오메디컬공학이 떠오르고 있다

세계 자동차 시장을 선도하고 있는 테슬라의 CEO ‘일론 머스크’가 관심을 가지고 있는 또 하나의 분야가 있는데, 그것은 바로 '뇌'다. 현재는 뇌전증과 같은 질병을 뇌에 전극을 심어 치료하는 기술을 연구하고 있지만, 궁극적으로는 우리 머릿속 생각을 컴퓨터에 업로드할 수 있는 단계까지 발전시키는 것을 목표로 하고 있다고 한다. 그리고 그는 진짜로 원숭이의 뇌에 전극을 심어 생각만으로 컴퓨터 게임을 하게 함으로써 그 가능성을 보여주었다. 먼 미래의 이야기인 줄만 알았던 현실이 생각보다 가까이 와 있는 것이다.
이런 놀라운 실험이 성공하기까지는 흔히 ‘의공학’으로도 불리는 ‘바이오메디컬공학’ 기술의 발전이 한 몫을 톡톡히 했다. 100년 전까지만 해도 우리는 X-레이 기술조차 없어 우리 몸속의 모습을 들여다보고 아픈 곳을 찾아내는 것이 어려운 시대였다. 하지만 바이오메디컬공학 기술의 발전 덕분에 이제는 수초 단위의 심장의 움직임을 영상으로 찍어낼 수 있게 되었고, 인공와우 같은 인공장기가 상용화되어 많은 사람들이 새 삶을 얻게 되었다. 뿐만 아니라 바이오메디컬공학은 먹지 않고도 질병을 치료하는 ‘전자약’, ‘인공지능’이 판독하는 CT 영상처럼 우리가 상상만 했던 현실을 이미 실현시키고 있다.
그리고 이제 바이오메디컬공학은 4차 산업혁명의 대흐름과 함께 파킨슨병, 치매와 같이 인류가 극복하지 못한 질병을 정복하기 위해, 그리고 ‘로봇 팔’과 같은 첨단 의료기기를 개발하기 위해, 궁극적으로는 ‘뇌-컴퓨터 인터페이스’ 기술을 통한 인간 증강을 위해 쉼 없이 달려나가고 있다. 바야흐로 미래 의료서비스와 인류의 복지를 책임질, ‘미래 핵심산업기술’이 된 것이다.

바이오메디컬공학이 바꿀 미래를 살아갈 MZ세대를 위해
한양대학교 공과대학 교수진이 소개하는 바이오메디컬공학 트렌드

하지만 아직까지 바이오메디컬공학은 우리에게 친숙하지 않은 분야다. 심지어 바이오메디컬공학이 이끌어 갈 미래를 살아갈 MZ세대와 청소년들에게는 더욱 그렇다. 흔히 바이오메디컬공학이 다루는 분야가 ‘의료’와 ‘치료’에만 국한되어 있을 것이란 선입견 때문이다. 그러나 바이오메디컬공학은 앞서 소개한 것처럼 '스마트 의료기기'에서 '뇌공학'까지 그 적용 범위가 굉장히 넓을 뿐만 아니라 의학, 전자공학, 컴퓨터공학, 재료공학, 생명과학 등 다양한 분야의 학문과의 융합이 필수적이기 때문에 미래 세대가 더욱 주목해야 할 분야다.
이처럼 아직 바이오메디컬공학이 낯설게 느껴지는 이들을 위해, 그리고 바이오메디컬공학을 처음 만나는 이들을 위해 한양대학교 바이오메디컬공학과 교수진이 '쉽게', 무엇보다 '흥미롭게' 바이오메디컬공학의 현 주소를 직접 소개하고자 모였다. ‘웨어러블 디바이스’, ‘뇌공학’, ‘인공지능’ 등 각자의 전공분야를 활용해 누구나 이해하기 쉬운 언어로 소개하는 바이오메디컬공학 트렌드를 읽다 보면, 어느새 바이오메디컬공학이 꿈꾸는 비전에 매료될 것이다.
‘더 건강하고, 더 행복한 삶’을 위해 달려 나가고 있는 바이오메디컬공학, 교실 밖에서 듣는 이 강의를 통해 이미 다가온 미래를 만나고, 더 나아가 세상을 더 이롭게 바꿀 꿈을 함께 꾸어보면 어떨까?

목차

추천의 말
프롤로그

1부 우리 몸을 들여다보다
1. 몸속 사진 한 장 한 장을 모으면 : X-레이 영상과 CT (임창환)
2. 뇌는 제가 잘 봅니다 : MRI (임창환)
3. 소리를 이용해 영상을 보다 : 초음파 영상기기 (임창환)
4. 몸속에선 어떤 일이 일어나고 있을까? : 핵의학영상 (장동표)

2부 장애를 넘어 신체를 증강하다
1. 손발 잃은 사람들의 희망 : 근전 인터페이스 (전자의수, 의족) (임창환)
2. 세상과 연결해 주는 인공 귀 : 보청기와 인공와우 (김인영)
3. 뇌를 통해 세상을 보다 : 인공망막 (장동표)
4. 몸짓으로 만드는 에너지 : 생체 내 에너지 하베스팅 (김선정)
5. 로봇이 벌크업을 하면 어떻게 될까? : 인공근육 (김선정)

3부 뇌 치료에서 인공두뇌까지, 뇌공학
1. 머릿속의 페이스메이커 : 뇌심부자극술 (장동표)
2. 두개골을 열지 않고 뇌를 치료하는 법 : 비침습적 뇌자극 (임창환)
3. 내 도파민 농도는 괜찮을까? : 신경전달물질 측정 기술 (장동표)
4. 너의 ‘뇌 소리’가 보여 : 뇌 신호 측정 기술 (임창환)
5. 내 뇌에 칩이 들어간다면 : 뇌-기계 인터페이스 (장동표)
6. ‘뇌’맘대로 움직이는 세상 : 뇌-컴퓨터 인터페이스 (임창환)

4부 예방에서 치료까지, 나만의 주치의를 만나다
1. 내 손 안의 작은 병원 : 원격진료와 U-healthcare (김인영)
2. 함께 자고, 먹고, 일하는 기기 : 웨어러블 헬스케어 (김인영)
3. 더 많은 정보, 더 나은 진단 : 의료 빅데이터와 디지털 헬스케어 (김인영)
4. 나에게 꼭 맞는 치료 : 맞춤 의학 (김인영)

5부 몸속 세포에서 답을 얻다
1. 우리 몸속 나노센서 로봇 : 마이크로 나노ㆍ제조기술 (최성용)
2. 별자리처럼 빛나는 세포들 : 세포막 수용체 분석 (최성용)
3. 암 치료의 원조, 면역시스템 : 면역 치료제 (최성용)
4. DNA는 범인을 알고 있다 : DNA 진단기술 (최성용)
5. 세포들의 특별한 메신저 : 나노 소포체 진단기술 (최성용)

6부 우리 뇌를 더 잘 이해해야 하는 이유
1. 뇌를 수식으로 표현하다 : 뇌신경 수학적 모델링 (김안모)
2. 인공지능을 진화시키는 뇌과학 : 뇌모방 인공지능 (김안모)
3. 생각이 업로드 되었습니다 : 뇌신경계 시뮬레이션 기술 (임창환)
4. 뇌가 사용하는 언어가 있다? : 신경코드 해독 (임창환)

7부 계속해서 진화하는 의료기기
1. 먹지 않아도 되는 약이 있다? : 전자약 (이병훈)
2. 내 몸 안의 119 구조대 : 이식형 의료기기 (이병훈)
3. 냄새로 병을 진단할 수 있을까? : 인공후각 (김안모)
4. 내 몸속의 초소형 드론: 캡슐형 내시경 (이병훈)
5. 질병을 예방하는 똑똑한 시계 : 스마트 의료기기 (최성용)
6. 빛으로 풀어내는 인체의 비밀 : 광유전학 (이병훈)

에필로그

작가정보

저자(글) 임창환

저자 : 임창환
대표저자
교수
인간의 뇌와 컴퓨터를 연결하는 기술인 뇌-컴퓨터 인터페이스와 뇌조절 기술을 연구하는 뇌공학자다. 대표 저서로는 『뇌를 바꾼 공학, 공학을 바꾼 뇌』(2015), 『바이오닉맨』(2017), 『브레인 3.0』(2020), 『우리 뇌를 컴퓨터에 업로드할 수 있을까』(2020) 등이 있다.

저자 : 김선정
교수
생체모방공학을 연구하고 있으며 인공근육과 그 근육을 구동할 수 있는 에너지 시스템을 개발하고 있다.

저자 : 김안모
교수
곤충의 시각과 공간기억을 연구하고 이를 통해 가볍고 빠른 인공지능을 개발하는 연구를 수행하고 있다.

저자 : 김인영
교수
웨어러블 디바이스로 생체신호를 측정하고 인공지능으로 분석하는 연구를 하는 의사 과학자다.

저자 : 이병훈
교수
전기, 전자, 전파 기술을 이용해 인체에 부착 및 삽입이 가능한 초소형 바이오메디컬기기를 개발하는 연구를 수행하고 있다.

저자(글) 김선정

저자(글) 김안모

저자(글) 김인영

저자(글) 이병훈