1. Introduction

 1.1 BCI 기술 개요

  ● BCI는 Brain Computer Interface의 약자로 인간의 두뇌와 컴퓨터를 직접 연결해 뇌파를 통해 컴퓨터를 제어하는 인터페

      이스 기술을 말함

   ⅴBCI 기술은 넓게는 HCI(Human Computer Interface) 기술에 속함

   ⅴ뇌파를 통해 휠체어나 로봇과 같은 기계를 조작할 수도 있기 때문에, BCI 기술은 BMI(Brain Machine Interface)라고 불

      리기도 함

   ⅴBCI 기술의 구현은 뇌파 자극을 인식(Acquisition)하는 장치를 통해 뇌파를 받아들인 후, 신호화 과정(Signal Processing)

      을 거쳐 뇌파를 분석해 입출력 장치에 명령을 내리는 단계를 거치게 됨

                                       자료: Gerwin Schalk, 2004

  ● BCI 기술은 다수의 연구 기관에 의해 유망기술로 선정된 바 있음

   ⅴMIT Technology Review는 BCI를 10대 차세대 기술로 선정했으며, New York Times는 21세기 8대 신기술로 선정한 바 있음

   ⅴ국내에서는 2009년 한국과학기술기획평가원(KISTEP)이 향후 10년간 우리 생활을 크게 바꿀 10대 유망기술의 하나로 선정

 1.2 BCI 기술의 등장배경

  ● 인간의 두피에서 측정 가능한 자발적 전기 활동인 뇌파는 두뇌활동의 변화를 시간적, 공간적으로 파악할 수 있는 수단임

   ⅴ뇌파는 1929년 Hans Berger에 의해 최초로 기록된 후 임상과 뇌기능 연구에 폭 넓게 사용되어 왔음

  ● 컴퓨터의 인터페이스 수단으로서 뇌파는 장단점을 모두 지니고 있음

   ⅴ장점으로는 fMRI와 같은 대형 장치에 비해 측정 비용이 저렴하고, 센서를 직접 두피에 시술하지 않는 비침습형

      (Non-Invasive) 방식에서는 인체에 무해하며, 뇌내의 정보 반응에 대한 실시간 분석이 가능하다는 점이 있음

   ⅴ단점으로는 비침습형의 경우 잡파의 혼입이 불가피하고 정보의 손실이 있어 분석하는 데 어려움이 있고, 침습형(Invasive)

      방식의 경우 시술에 대한 부담이 매우 크다는 점이 있음

  ● BCI 기술은 개발 초기 ADHD 아동이나 중증 신체 장애인의 컨트롤 등 주로 의료적인 목적으로 많이 활용되었으며, 측정

      기기의 무게가 무겁고 센서가 많이 달려 있어 착용이 번거롭다는 단점이 있었음

   ⅴ그러나 최근에는 Neurosky, Emotive, OCZ 등의 회사에서 헤드셋 형태의 가볍고 착용이 간편한 기기를 저렴한 가격에

      발매함으로써 게임, 집중력 향상 연습 등 다양한 용도로 활용되고 있음

  ● BCI 연구와 기술발달이 가속화된다면, 미래에는 터치스크린, 증강현실 등을 잇는 차세대 인터페이스로 활용될 것으로 기대됨

   ⅴ컴퓨터, 스마트폰의 입력 인터페이스로 사용된 컴퓨터, 마우스, 키패드 등의 고전적인 방식은 최근 터치패드, 모션 인식

      등으로 진화하고 있으며, BCI 기술 발달이 가속화된다면 차세대 인터페이스로 활용 가능성도 높음

   ⅴ특히 BCI는 손이나 기타 신체를 이용하지 않고도 자연스럽게 명령을 내릴 수 있어, 가상현실, 영상이나 사진 인식 등의

      분야에 적합할 것으로 판단됨

2. BCI 기술 요소 분석

 2.1 BCI 기술 방식

  ● BCI 기술 방식은 뇌파를 측정하는 부위에 따라 침습형과 비침습형으로, 활용되는 뇌파의 특징에 따라 뇌파유도형과 뇌파

      인식형으로 구분됨

  ● 침습형 방식은 비교적 정확한 뇌파 측정이 가능하지만 외과적 시술과 부작용 등 사용자에게 드는 부담이 매우 커서, 일반

      적인 활용은 불가능할 것으로 예상됨

   ⅴ비침습형은 인체에 무해하고 간편하다는 장점이 있지만 필연적으로 잡신호가 섞일 수밖에 없고, 정확한 뇌파 분석이 힘들

      다는 단점이 있음

   ⅴ그럼에도 칩습형의 큰 부담 때문에 향후 상용 BCI 장치는 비침습형만이 사용될 것으로 전망

  ● 뇌파유도 방식은 특정 뇌파를 만들어내는 훈련이 없어도 사용할 수 있어 보다 자연적인 방법으로 여겨짐

  ● 특정 뇌파 유도 방식을 모르스 부호를 사용하는 ‘전신’에 비교한다면 뇌파 인식 방식은 실제 대화를 하는 ‘전화’에 비교할

      수 있을 정도

   ⅴ그러나 뇌파 유도 방식은 두뇌에서의 복잡한 인지 과정 때문에 뇌파 분석이 어려워 현재는 기술개발 초기 단계임

   ⅴ기술 발달 초기에는 뇌파 유도 방식이 이용될 것이지만, 장기적인 발전 과정에서는 뇌파 인식 방식을 활용, 보다 직관적

      이고 신속, 정확한 인터페이스 개발로 연결될 전망

 2.2 BCI에 이용되는 뇌파 분석

 (1) 뇌파의 특징과 구분

  ● 뇌파(EEG, Electroencephalography)란 뇌에서 발생한 신호를 전극으로 측정한 것을 말함

   ⅴ뇌파는 뇌의 수많은 신경에서 발생한 전기적인 신호가 합성되어 나타나는 미세한 뇌 표면의 신호를 측정함으로써 얻어짐

   ⅴ뇌파신호는 뇌의 활동, 측정시의 상태 및 뇌기능에 따라 시공간적으로 변화함

   ⅴ이에 따라 뇌파신호는 주파수에 따른 대역별 특성, 시간영역에서의 특성, 그리고 뇌 기능과 관련된 공간적 특성을 갖고 있음

   ⅴ뇌파는 1~50Hz의 주파수와 약 10~200uV의 진폭을 보임

  ● 뇌파는 주파와 전압의 범위에 따라 델타, 쎄타, 알파, 베타, 감마파 등으로 나뉨

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