기술/연구

"의사들 환호할 소식!" AI, 카메라 한 대로 수술 연습 현실로

댓글 1 · 저장 0 · 편집: 이도윤 기자 발행: 2025.06.09 09:10

기사 3줄 요약

1 UNIST, 수술 연습용 3D 복원 AI 'BIGS' 개발
2 카메라 한 대로 손과 물체 실시간 입체 구현
3 VR/AR, 로봇 수술 등 다양한 분야 활용 기대

미래 수술실의 모습이 바뀔 날이 머지않았습니다. 국내 연구진이 마치 영화에서나 보던 기술을 현실로 만들었습니다. 단 하나의 카메라만으로 복잡한 손동작과 처음 보는 물건까지 3차원으로 생생하게 보여주는 인공지능(AI) 기술이 개발된 것입니다. 이 기술은 특히 의사들의 수술 연습 방식을 획기적으로 바꿀 것으로 기대됩니다. 울산과학기술원(UNIST) 인공지능대학원의 백승렬 교수팀이 개발한 이 AI 모델의 이름은 'BIGS(Bimanual Interaction 3D Gaussian Splatting)'입니다. BIGS는 카메라로 찍은 일반 2D 영상 정보만 가지고도, 사람의 양손과 의료 기구 등이 복잡하게 얽힌 상황을 실시간으로 3D 화면에 재현해낼 수 있습니다. 마치 실제 상황을 눈앞에서 보는 듯한 경험을 제공하는 것입니다.

기존 기술의 한계는 뭐였는데?

기존에도 3D 복원 기술은 있었습니다. 하지만 한 손만 인식하거나, 미리 컴퓨터에 입력해둔 물건만 알아볼 수 있는 경우가 대부분이었습니다. 또한, 깊이를 측정하는 특수 센서나 여러 대의 카메라가 필요해서 실제 현장에 적용하기에는 어려움이 많았습니다. 이런 한계 때문에 가상현실(VR)이나 증강현실(AR)에서 현실감 있는 상호작용 장면을 만드는 데 제약이 따랐습니다. 특히 복잡한 수술 장면처럼 양손과 여러 도구가 함께 움직이는 상황을 정확히 구현하기는 더욱 힘들었습니다.

BIGS는 어떻게 그걸 해내는 거야?

BIGS 모델은 이런 문제들을 해결하기 위해 새로운 접근법을 사용합니다. 핵심 기술 중 하나는 '3차원 가우시안 스플래팅'이라는 방식입니다. 이것은 물체의 형태를 수많은 작은 점들을 뿌려 표현하는 방식으로, 손과 물체가 맞닿는 부분 등을 아주 자연스럽고 부드럽게 복원할 수 있습니다. 손이 다른 물체에 가려지거나 일부만 보여도 전체 모습을 안정적으로 예측합니다. 처음 보는 물건이라도 이미 학습한 시각 정보를 바탕으로 보이지 않는 부분까지 그럴듯하게 그려냅니다. 여기에 더해, '확산 모델'이라는 똑똑한 그림 그리기 기술을 활용해 카메라에 찍히지 않은 물체의 뒷모습까지도 복원해냅니다.

그래서 얼마나 대단한 건데? 실제 효과는?

연구팀은 국제적으로 사용되는 표준 데이터셋(ARCTIC, HO3Dv3 등)으로 BIGS의 성능을 시험했습니다. 그 결과, 손의 자세, 물체의 모양, 그리고 양손과 물건 사이의 접촉 정보를 복원하는 능력 모두 기존 기술들보다 뛰어난 것으로 나타났습니다. 화면을 실제처럼 보이게 만드는 렌더링 품질 면에서도 월등한 성능을 자랑했습니다. 이 모든 작업이 깊이 센서나 여러 각도의 카메라 없이, 단 한 대의 일반 카메라로 찍은 영상만으로 가능하다는 점이 가장 큰 장점입니다. 현장에서 쉽고 빠르게 적용할 수 있다는 의미입니다.

이게 우리 실생활에 어떻게 쓰일 수 있어?

백승렬 교수는 이 기술이 앞으로 매우 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대하고 있습니다. 가장 직접적인 분야는 역시 수술 시뮬레이션입니다. 의대생이나 전공의들이 실제 수술과 거의 똑같은 환경에서 연습할 수 있게 되어, 환자 안전과 의료 질 향상에 크게 기여할 수 있습니다. 뿐만 아니라 가상현실(VR)이나 증강현실(AR) 콘텐츠를 더욱 현실감 있게 만들거나, 로봇이 사람처럼 정교하게 물건을 다루도록 제어하는 데도 쓰일 수 있습니다. 원격으로 로봇을 조종해 수술하는 시스템에도 적용될 수 있어, 의료 서비스 접근성이 낮은 지역의 환자들에게도 큰 도움이 될 전망입니다. 이번 연구 결과는 컴퓨터 비전 분야 최고 권위 학회인 CVPR 2025에서도 발표될 예정입니다.

편집자: 이도윤 기자

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