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[마블영화 속 생명공학] 윈터솔져이야기
생명과학 rhdmswl8838 (2019-11-06 09:32)
윈터솔져
윈터솔져: 네이버영화 캡틴아메리카-윈터솔져 스틸컷

처음으로 캡틴의 방패를 잡은 사람. 바로 악당에서 히어로가 된 윈터솔져 ‘버키’다. 케빈 파이기(마블의 수장)는 고통 받고, 그것을 극복하는 인물들을 좋아한다. 그래서 마블시네마틱유니버스(이하 마블)에서는 아무리 영웅이여도 각각의 고통을 받아들이고 이겨내는 모습을 보여준다. 그리고 그런 영향을 받은 인물은 히어로뿐만이 아니다. 악당인 '윈터솔져'에게도 통한다. 참고로 그는 악당에서 영웅이 되는 인물이다.

궁금증을 해결하기 전에 윈터솔져에 대하여 간단히 알아보고 들어가자. 윈터솔져는 ‘캡틴아메리카-윈터솔져’영화에서 처음으로 모습을 드러냈다. 영화 속 가장 충격적인 장면은, 그전 영화에서 아무도 잡지도 막지도 못한 캡틴의 방패를 한손으로 잡은 장면이다. 영화 속 윈터솔져는 검은색마스크, 어깨까지 오는 머리카락, 검은색으로 칠한 것 같은 눈 주위, 무엇보다 금속으로 만들어진 팔이었다. 금속팔로 캡틴의 방패를 막는 모습은 충격이자 많은 내용을 내포하고 있음을 보여주었다. 

사실 그는 캡틴의 어린 시절 친구였다. 캡틴의 이름은 스티븐 로저스, 브루클린 출신으로 아주 약한 몸을 가지고 있었다. 그런 그를 옆에서 지켜주고 도와준 것이 ‘윈터솔져’, ‘버키’였다. 아주 가까운 사이였던 두 사람은 로저스가 캡틴으로 바뀌고 나서도 같이 군인으로서 임무를 수행하곤 했다. 그러던 중 버키는 절벽 아래로 떨어지는 사고가 일어나고 캡틴은 버키가 사망하였다고 생각하게 되었던 것이다. 하지만 그는 적군에게 붙잡혀 신체조작, 세뇌, 스파이로서의 훈련을 받으며 ‘윈터솔져’라는 이름을 받게 되었다. 그 후 냉동인간 기술로 캡틴처럼 젊은 모습으로 나타날 수 있었다.

여기서 신체조작 때 일어난 것이 금속팔  이다. 버키는 절벽 아래로 떨어졌을 때 팔을 잃게 되었고 그로인해 금속팔을 이식받게 된 것이다. 영화 속 금속팔은 단순히 잃어버린 팔을 대신해주는 역할이 아니다. 영화 속 장면을 상상해보자. 보지 못한 분들은 스포일러 때문이라도 보고 오는 것을 추천한다. ‘캡틴아메리카-윈터솔져’에서 날아오는 총알을 막기, 차 핸들을 맨손으로 뽑기, 미끄러짐 방지(?)등 엄청난 근력을 보여준다. 평범한 인간 이상의 근력을 보여주는 모습도 놀라울 따름이다. 하지만 나의 궁금증은 이 부분이 아니었다. 분명히 금속팔인데 신경이 이어지는 모습을 보여준다.  실제 뇌의 신호를 받으면서 움직이는 듯한 모습에 놀랐던 기억이 있다. 실제로 우리는 의수를 볼 수 있다. 특히 ‘내부자들’이라는 영화에서 이병헌이  의수로된 손목을 돌리는 모습은 명장면으로 남아있다. 하지만 아무리 잘 보아도 마네킹 같은 팔이다. 뇌가 보내는 신호전달을 받으면서 움직이는 팔은 아니었다. 그래서 지금부터 금속팔에 대하여 알아볼 것이다. 

우선 팔이 움직이는 원리에 대하여 알아야 할 것이다. 우린 초등학생 때 팔이 움직이는 원리에 대하여 배웠다. 하지만 많이 잊어버렸을 것이라 생각하고 설명하자면 팔의 안쪽근육은 두갈래근(이두근)이라고 하고, 팔의 바깥쪽 근육은 세갈래근(삼두근)이라고 한다. 팔이 펴져 있을 때에 세 갈래근은 오므라들고, 두 갈래근은 세 갈래근의 힘으로 늘어난다. 팔을 구부릴 때에는 두 갈래근이 오므라드는데, 이때 세 갈래근은 자신의 힘이 아니라 두 갈래근의 힘으로 늘어난다. 이러한 골격의 움직임을 일으키는 근육을 골격근이라 한다. 골격근은 대뇌의 신호를 받는 수의근이다. 강한 힘으로 빠르게 수출할 수 있으나 비교적 쉽게 피로해지는 단점이 있다.

즉 뇌의 신호를 받아야 움직이는 근육이라는 것이다. 그래서 인공팔 개발 산업에서 제일 중요하게 생각되는 부분이 신경을 잘 전달받아 움직일 수 있는지가 관건이다. 왜냐하면 인공팔을 이식받는다는 것은 한쪽 팔 혹은 손이 전체적으로 없어진 경우가 대부분이다. 그렇기 때문에 일상생활에서의 평범한 움직임을 구현하기 위해서는 신경의 신호전달을 받는 것이 필수다. 

지금까지 연구가 되고 보고된 사례를 통해 현실적으로 접근해보자.

첫 번째 사례는 2006년 보고되었다. 오토바이사고로 한쪽팔을 잃어버린 여자에게 기계팔을 이식한 사례이다. 이때 사람의 운동신경이 전기 스위치를 작동시킬 정도로 충분한 전기 신호를 내지 못한다는 점을 극복하기 위해 여자의 왼쪽 가슴 근육을 이용한다는 발상을 내놓았다. 두뇌에서 왼팔을 움직이고 싶다는 신호를 신경으로 보내면 이 신호가 증폭돼 기계팔에 전달되고 팔과 관절을 움직이는 모터 6개를 적당히 구동시켜 원하는 동작을 만들어내는 것이 기계팔의 작동 원리다. 두 번째 사례는 2006년 교통사고 때문에 전신마비가 온 남자가 2015년 자신의 뇌에 센서를, 마비된 팔과 손가락에 전극을 심는 수술을 받았다. 미국 케이스웨스턴리저브대학 연구팀이 전신마비 환자를 위해 개발한 '신경 보철(補綴·상한 부위를 고쳐 바로잡거나 여러 재료로 대체물을 만들어 빈곳을 메움) 장치'를 이식받았다. 남자의 뇌에 부착된 센서는 대뇌에서 발생하는 뇌파를 포착해 컴퓨터로 보내는 역할을 한다. 대뇌는 우리 몸의 움직임을 통제하는 부위고, 뇌파는 뇌에서 신호가 전달될 때 발생하는 전기 흐름이다. 사람이 몸을 움직이려고 생각하면 대뇌에서 이런 지시를 내리는 뇌파가 발생하는데, 센서가 이 뇌파를 포착해 컴퓨터로 보내는 것이다.

이 두가지 사례는 정말 기계팔을 컴퓨터 센서삽입이나 전기신호를 증폭시켜 움직임을 보여준 사례이다. 또한 이 사례들은 움직임을 구현했다는 것에 의의가 있다. 하지만 우리는 팔을 움직이고 손가락을 움직이면서 더 많은 정보를 습득할 수 있다. 뜨거운 것을 만졌을 때의 감각이라던지 특히 고통과 관련된 느낌을 잘 받을 수 있다. 그래서 과학자들은 자유로운 움직임만으로 만족하지 않았다. 지금은 자유로운 움직임은 물론 손끝에서 느껴지는 감각까지 실현시키는 것을 목적으로 두고 있다.

원격촉각센싱의 개념
원격촉각센싱의 개념

이에 관련된 연구가 있다. 2017년 12월, 로봇 손끝에 장착돼 실제 사람의 피부처럼 촉각을 느낄 수 있는 센싱 기술이 개발됐다. 이는 촉감을 느끼는 접촉·센서 부분을 공압튜브로 연결, 기존의 전자센서가 작동하기 어려웠던 수중과 고온 환경에서 활용할 수 있다. 한국기계연구원 나노자연모사연구실과 대구경북과학기술원(DGIST) 김철기 교수 연구팀은 ‘자기 시냅스가 결합된 원격 촉각 센싱 기술’을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 사람의 손끝에서 뇌까지 중추신경계를 따라 촉감 신호가 전달되는 원리를 모사했다. 로봇 손가락의 끝에 실리콘으로 된 접촉부를 만들고 센서까지 공압튜브로 연결해 접촉부에 촉각신호가 입력되면 얇은 공압튜브로 전달된 압력이 센서부의 자석을 움직이고 이 세기의 변화를 자기저항센서가 감지해 전기신호로 출력하는 원리다. 이 기술은 접촉부와 센서부 사이가 물리적으로 떨어져 있는 원격방식이다. 접촉부에서 직접 센싱을 하지 않기 때문에 접촉부에 사용된 유연 소재의 점성과 탄성과 무관하게 안정적인 측정 결과를 얻을 수 있다. 즉, 접촉부에 피부와 유사한 부드러운 소재를 써 그 성질과 관계없이 정확한 값을 반복적으로 얻을 수 있다. 

영화에서도 윈터솔져의 금속팔은 근력에만 집중되어 있는 팔이다. 스파이 임무를 처리해야하므로 촉각 같은 감각보다는 정확하고 높은 근력에 집중되어 있는 기술의 복합체라고 생각할 수 있다. 하지만 현실에서는 안타까운 사고 혹은 선천적으로 팔을 잃어버리는 사람들에게 필요한 기술이다. 지금 이 순간에도 나는 어찌 보면 당연하게 손가락을 움직여 글을 쓰고 있다. 스마트폰을 사용할때도, 물건을 집고 음식을 먹는 것도 모두 팔을 이용한다. 함부로 팔이 없는 고통을 이해한다고 할 수 없을 것이다. 실제로 그분들이 격은 고통을 똑같이 이해한다고 하기에는 차이가 있을 것이 분명할 것이니까. 하지만, 그래도 공감할 수 있다. 그러니 반갑다. 단순히 근력의 움직임만 모방하지 않고 촉각까지 구현할 수 있는 기술을 만들어준 모든 연구원분들께 감사하다. 우리는 공감을 하면서 기술을 발전시켜 나간다. 나에게 없는 불편함과 장애를, 있는 사람에게 듣고 보면서 궁금증을 만들어 나간다고 생각한다. 그리고 언제나 그랬듯이 우리는 호기심을 이기지 못하는 판도라다. 그렇기 때문에 우리는 호기심을 풀기 위하여 개발하고 고심하는 것이다. 앞으로 박수를 받을 기술은 상대방의 고통을 이해하고 공감하는 사람에게서 나올 것이라 감히 예상해본다.


[출처 및 참고]
 1. 머니투데이- ‘인공팔, 촉감도 느낀다.’
https://news.mt.co.kr/mtview.php?no=2017122109495862002
 2. Zum-골격근의 구조
http://study.zum.com/book/13232
 3. 한겨례-‘팔 잃은 여성에 ’터미네이터 기계팔‘이식
http://www.hani.co.kr/arti/society/health/157000.html
 4. 한국경제- ’전신마비 환자 8년만에 혼자힘으로 커피를 마셨다.‘
http://plus.hankyung.com/apps/newsinside.view?aid=201703298336A&isSocialNetworkingService=yes
5. 네이버 영화- '캡틴아메리카-윈터솔져' 스틸컷
https://movie.naver.com/movie/bi/mi/photoView.nhn?code=96327

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고은지 (호서대학교 화장품생명공학부)
마블 영화 속 생명공학에 관한 이야기입니다. 영화를 보면서 '저게 과연 현실에서 가능한 이야기일까?'라는 궁금증으로부터 만들어진 글입니다. 인물별로 하나하나 알아가 보도록 할 것이니 가볍게 즐겨주세요.
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