꿀록 탐정과 개코 조수가 어마어마한 신상이 들어왔다는 소식을 듣고, 바다 왕국 로봇 마녀의 상점을 방문했어요. 인어공주도 다급하게 상점으로 들어왔지요. 로봇 마녀의 상점에 어떤 물품이 들어왔길래, 꿀록 탐정과 인어공주가 한달음에 달려온 걸까요?
# 동화마을에 무슨 일이?
인어공주가 로봇 마녀를 찾은 이유는?
“아휴~.아직 해스타에 신상 업로드도 안 했는데 벌써 소문을 들으셨나 봐?”
로봇 마녀는 먼저 들어온 꿀록 탐정과 개코 조수에게는 관심을 주지 않고, 인어공주를 기다렸다는 듯 신상을 꺼내놓았어요.
“이번에 새로 나온 바이오닉 기기야. 신경에 바로 연결해서 진짜 내 몸처럼 자연스럽게 움직일 수 있지. 인도양 마녀랑 대서양 마녀도 이걸 노리고 있어서, 내가 간신히 구해 왔어.”
인어공주는 마녀의 말에 홀린 듯 바이오닉 기기를 매만졌어요.
“정말 이 기기를 사용하면, 목소리를 빼앗기지 않아도 인간의 다리를 가질 수 있다는 얘기죠? 얼마든 상관없으니, 제가 무조건 살게요. 저한테 파세요!”
인어공주가 마녀의 손을 덥석 잡으며 말했습니다.
“좀 비싼데 괜찮겠어? 산호 200개에 진주 50알이야.”
마녀가 웃으며 말했어요. 바다 마을에서 커다란 용궁을 새로 지을 수 있는 어마어마한 금액이었죠. 하루라도 빨리 왕자님을 만나고 싶었던 인어공주는 바이오닉 다리 시술을 서둘러 시작했어요. 그리고 곧바로 왕자님을 만나러 육지로 향했죠. 꿀록 탐정과 개코 조수는 인어공주를 뒤쫓았습니다.
“공주님! 잠시만요! 드릴 말씀이 있어요!”
하지만 인어공주의 걸음이 어찌나 재빠른지 따라잡을 수 없었습니다.
# 통합과학 개념 이해하기
사람 몸도 전기로 움직인다?
사람의 몸은 로봇처럼 전기적 신호에 의해 움직입니다. 신경세포 덕분이죠. 신경계를 구성하는 신경세포는 나트륨, 칼륨 등의 이온 통로를 통해 다른 세포와는 달리 전기적인 방법으로 근육 세포 등에 신호를 전달할 수 있어요. 또, 직접적으로 연결되어 있지 않은 다른 신경세포와도 시냅스●라는 구조를 통해 화학적 신호를 주고받으며 다양한 정보, 명령을 받아들이거나 전달할 수 있지요.
신경세포에는 크게 3가지가 있어요. 감각을 담당하는 감각 신경세포, 뇌와 척수 등 중추 신경계를 구성하는 연합 신경세포, 연합 신경세포 명령을 근육 등에 전달해 우리 몸을 움직이게 하는 운동 신경세포입니다. 우리가 일반적으로 생각하는 신경세포는 운동 신경세포로, 뇌나 척수에서 내린 명령을 몸 곳곳의 근육 세포로 전달해 우리 몸을 움직이게 하죠.
우리 몸을 직접적으로 움직이는 근육 세포는 기다란 모양으로, 수축과 이완을 하면서 몸을 움직여요. 근육 세포 중 골격근은 뼈에 붙거나 뼈대를 덮고 있어서 사람이 의식적으로 조절해 움직일 수 있어요. 하지만 심장에 있는 근육 세포인 심근은 신경세포에서 전기적 명령이 오지 않아도 스스로 움직입니다. 사람이 의식적으로 움직일 수 없지요.
또 긴 모양의 일반적인 근육 세포와 달리 판이나 층 모양의 근육이 있는데, 이를 평활근이라고 해요. 평활근은 위, 소장, 대장, 혈관 등 내장 기관에서 주로 관찰되며 이 역시 사람이 뜻대로 조절할 수 없는 근육이지요. 우리 몸은 신경에서 전기적 신호로 내린 명령이 근육에 전달되면 근육이 수축과 이완을 하면서 움직이는 거랍니다.
▲PDF에서 고화질로 확인할 수 있습니다.
# 통합과학 넓히기
자신 손처럼 자연스럽게 움직일 수 있는 바이오닉 핸드
의학이 발달했지만, 불의의 사고로 신체 일부를 잃은 사람들은 평생 장애를 가지고 살아가고 있습니다. 스웨덴에 사는 50대 여성 카린 역시 20여 년 전 농사일을 하다가 사고로 오른팔을 다쳐, 팔꿈치 아래를 잃었어요. 이후 카린은 인공 보철물을 착용하고 생활했지만 오른팔을 사용할 수는 없었지요. 게다가 환상통●에도 시달리곤 했어요.그런데 최근 카린이 새 삶을 얻었다는 소식이 전해졌습니다.
카린은 4년 전 재활 기술 전문 연구 기관인 스웨덴 생체공학통증연구센터 연구진에게서 최첨단 의수인 바이오닉 핸드를 시험 착용해 보면 어떻겠냐는 제안을 받았어요. 바이오닉 핸드는 뼈에 의수를 심어 단단하게 고정하고, 전극을 팔의 근육과 신경에 심은 후 의수와 연결해 생각만으로 실제 팔처럼 의수를 움직일 수 있습니다. 의수는 뼈에 전극을 심는 방식으로, 사람의 팔에서 신경세포의 전기적 명령에 따라 근육이 움직이는 방식과 유사하게 만들어졌죠. 특히 카린이 착용한 바이오닉 핸드는 치아 임플란트 수술에 주로 사용되는 골 유착 기술과 팔 근육, 신경에 전극을 이식해 뇌에서 나오는 신경 신호를 전기 신호로 바꿔 의수에 전달하는 기술이 적용돼 손가락도 생각대로 움직일 수 있었어요.
의수를 개발한 스웨덴 샬메르스 공학대학교 막스 오르티스카탈란 박사는 “카린은 실제 팔의 80% 정도 수준으로 손을 움직일 수 있다”며 “바닥에 떨어진 동전을 주워 유리병에 넣거나 캐리어에 짐을 꾸리는 등의 일상적인 일을 혼자서 할 수 있다”고 설명했습니다. 연구팀은 앞으로 손의 움직임을 더 정밀하게 구현하기 위해 인공지능(AI)을 활용하는 연구를 진행 중이에요. 여러 신경 다발에서 전달되는 뇌의 신경 신호를 AI로 분석해 손의 반응 속도를 높이려는 것이죠. 연구팀은 AI가 손 움직임 데이터 학습을 반복하면 동작을 더 정교하게 구현할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
# 에필로그
“왕자님이 내 모습을 보면 어떻게 생각하실까?”
인어공주는 걱정 반, 기대 반으로 왕궁을 향했어요. 그런데 왕궁에 다다르기도 전, 인어공주는 강에서 왕자를 만났습니다.
“왕자님! 왕자님을 계속 찾았어요. 그런데그 꼬리는 어떻게 된 거예요?”
인어공주는 왕자님의 몸에 달린 꼬리를 보고 당황한 표정으로 물었어요. 뒤따라오던 꿀록 탐정이 허탈한 표정을 지으며 답했습니다.
“사실 왕자님이 공주님을 만나기 위해 바다로 가겠다고 저를 찾아와서, 바이오닉 꼬리지느러미 시술을 해드렸어요. 그걸 말씀드리려고 공주님을 계속 불렀는데…”
●시냅스: 신경세포끼리, 또는 신경세포와 다른 세포 사이의 접합 부위. 화학적, 전기적 전달 물질을 통해 신호를 전달한다.
