끝없이 발전하는 마이크로 로봇, 어디까지 발전할까?

로봇의 수 백배의 무게에 달하는 약 운반
신체 내 작은 기관에까지 운반 가능해

[객원 에디터 8기/ 이승원 기자] 과거부터 현재까지, 전 세계적으로 많은 과학자들이 ‘로봇’에 대한 개발과 향상을 실현하고 있다. 특히 많은 관심을 받는 로봇은 마이크로 로봇이다. 마이크로 로봇은 마이크로미터 단위로 추정되는 초소형 로봇이다. 이러한 마이크로 로봇은 많은 분야와 용도로 쓰일 수 있지만, 주로 신체의 특정 세포에 약물을 전달하거나 환경 독소를 청소하는 등의 역할을 한다. 마이크로 로봇은 다양한 방식으로 에너지를 전달받아 움직인다. 보통 자기장이나 화학적 과정, 근육 조직과 같은 생물학적 방식으로 구동한다. 

마이크로보틱스(microbotics)는 90년대 급격히 발달하기 시작했다. 1970년대에도 마이크로봇에 대한 생각과 상상이 존재했지만, 완전히 개발되지는 못했다. 정확히 작은 세포를 이동하며 각 세포에게 자극을 줄 마이크로 로봇은 뮌헨 공과대학교(TUM)에서 최초로 발명됐다.

미니로봇들은 컴퓨터와 레이저를 통해 약 30μm(마이크로미터)까지 확대해야 보일 크기였다. 연구원들은 해당 로봇이 문제가 생긴 세포에게 약을 전달할 ‘택시’의 역할을 수행한다고 했다. 

또한, 국내에서도 많은 과학자들이 흥미를 갖고 있는 분야다. 일례로 4년 전 전남대학교 로봇연구소 연구진은 질병의 위치와 종류에 따라 치료제를 신속, 정확하게 전달할 수 있는 초미세 로봇을 개발했다. 나아가 자율주행 기능을 개발한다는 거대한 목표를 가지고 있었다. 비록 실패한 연구지만, 해당 로봇은 의학에 많은 도움을 주었다. 이때 개발된 로봇 중 하나는 무릎 연골이 결손된 부분에 다시 연골이 회복되도록 약물과 치료제를 전달해 주는 역할을 한다. 

현재는 마이크로 로봇은 의학 분야 외에도 다른 분야에서도 큰 기여를 하고 있다. 국내 연구팀은 자기력으로 움직이며, 물건을 나르는 마이크로 로봇을 개발하기도 했다. 연구진에 따르면, 해당 마이크로 로봇은 개미처럼 떼를 지어 자기보다 수백 배 더 큰 알약을 들고 이동한다. 최근 위정재 한양대 유기나노공학과 교수팀은 해당 마이크로 군집 로봇에 대한 정보를 국제학술지 ‘디바이스(Device)’에 공개했다.

군집 로봇은 단일 로봇이 하지 못하는 일을 협력하여 할 수 있다는 장점이 있다. 또한 로봇 그룹 중에 단 한 로봇이 기능을 못한다고 해서 자신에게 주어진 임무에 큰 지장을 주지 않는다. 이러한 이유로 거대한 로봇이 할 수 있는 일을 작은 로봇들이 할 수 있으며, 동시에 다른 이에게 쉽게 감지되지 않고 파괴되지 않는다. 

한양대 교수진이 만든 군집 로봇은 자기력으로 움직인다. 자기력은 각 로봇 내에 들어있는 강한 자성을 띄는 네오디뮴-철-붕소 입자들이 들어있다. 또한, 닿아있는 면이 클수록 더 강한 자성을 띤다는 가설에 기반해 정육면체의 모양을 가지고 있다. 회전하는 자석으로 만든 외부 자기장은 로봇 내부 자성을 띠는 각도를 조정하며 방향, 모이는 형태와 개수를 제어한다. 위 교수는 “현재의 군집 로봇은 아직 복잡하고 제한된 공간을 탐색할 능력이 부족하다”며 “실제로 응용되려면 더 높은 수준의 자율성이 필요하다”라고 밝혔다. 이어 부족한 부분을 채워나가기 위해 노력해 나갈 것이라고 전했다. 

언젠가 미래에 마이크로 로봇이 일상에 쓰이는 날이 올 것이라 믿고 있다. 마이크로 로봇은 일상에서 쉽게 물건을 이동하거나 신체 내 작은 부분을 치료하는 과정에 쓰일 수 있을 것이다.