사람의 몸안에서 자유자재로 움직이며 임무를 수행한 뒤 아무 염증없이 스스로 녹아 없어지는 신개념 소프트 마이크로 의료로봇이 국내 연구진에 개발됐다.
한국연구재단(NRF, 이사장 이광복)은 조선대 고광준 교수, 한국마이크로의료로봇연구원, 전남대 최은표 교수 등으로 짜여진 공동 연구팀이 실시간 체내 모니터링 기능을 갖춘 생체 적합성 소프트 의료 로봇을 개발하는데 성공했다고 20일 밝혔다.
연구팀이 개발한 것은 체내에서 분해되는 천연고분자 키토산과 자기에 반응하는 자성나노입자를 결합, 원하는 위치로 이동·추적할 수 있는 소프트 마이크로 의료 로봇이다.
연구팀은 로봇 표면에 미세 패턴을 새겨 기존 소프트 로봇의 부드러운 움직임은 유지하면서도 자성나노입자의 자기 반응성을 이용해 원하는 위치로 이동 및 추적이 가능도록 고안했다.
연구팀에 따르면 이 로봇은 약 1도의 오차로 원하는 방향으로 휘어진다. 또 기존 소프트 로봇처럼 다양한 생체 모방 움직임, 즉 꽃잎, 덩굴 식물, 유충, 손가락 모양의 구현이 가능하다.
연구팀은 소프트 로봇의 이동이 X-ray 이미징에 의해 실시간 확인됐으며, 독성 및 염증 반응 없이 4주 동안 서서히 분해됐다고 설명했다.
소프트 로봇은 딱딱한 금속이 아닌 유연한 소재로 만든 로봇을 말한다. 다양한 환경에서 활용할 수 있으며 최근엔 의료용 로봇으로도 개발이 본격화되고 있다.
지금까지 등장한 소프트 로봇은 형상 변화를 이용한 생체모방 움직임을 구현하는 데 연구가 집중돼 응용 분야가 극히 제한적이었다.
게다가 재료적 한계로 인해 생체 적합성 및 분해성, 실시간 체내 모니터링 확보가 어려워 비침습적 방법으로 병을 진단 및 치료하고 이에 맞는 형상 변화와 구동, 자극 등을 고려해야 하는 의생명 응용 분야에 적용하기엔 한계가 따랐다.
고광준 교수는 “이번서 개발된 의료 로봇은 기존 소프트 로봇의 재료적인 한계를 극복하고 제한된 응용분야를 의료 분야 전반으로 확장할 수 있음을 보여줬다는 데 큰 의미가 있다”고 강조했다.
연구팀은 앞으로 지속적인 연구개발을 통해 질환 치료 및 재생과 체외 질환 모델, 약물 스크리닝과 같은 의생명 과학 분야에서 플랫폼으로 활용한다는 목표다.
이번 연구 성과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 지난달 23일 게재됐다.
이번 연구는 올초 대구경북과학기술원(DGIST) 로봇및기계전자공학과 최홍수 교수팀이 강화학습(Reinforcement Learning)을 기반으로 한 인공신경망(Artificial Neural Network)을 활용, 자율주행 마이크로로봇 개발한데 이은 국내 연구진의 또하나의 쾌거라는 평가다.
최근 국내에선 정부출연연구기관, 대학교, 의료기관 등을 중심으로 차세대 의료기술로 떠오르는 마이크로로봇 분야에서 다양한 성과를 올리며 전세계적으로 주목을 받고 있다.
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