1. 직경 1센티미터 로봇이 가진 잠재력
2. 몸 안의 주치의, 나노봇의 성공 사례
3. 나노 기술의 미래
셰필드 대학교의 키릴 호로쎈코프(Kirin Horoshenkov)교수가 이끄는 연구팀은 마이크로봇(Microbots)을 이용해 도로 굴착공사 예산을 혁신적으로 줄일 방법을 선보였다.
개발중인 마이크로봇은 검사용과 작업용 두 가지다.
검사용 로봇이 지하에 만들어닌 시설물을 수리를 하거나 고출력 제트로 막힘을 제거한다. 검사용 로봇은 약 1센티미터 길이이고 자율적으로 움직인다.
작업용 로봇은 그 보다는 더 크고 원격 조종을 통해 작동된다.
만약 이 프로젝트가 성공을 거둔다면 마이크로봇으로 영국에서만 매년 64억 달러를 절약할 수 있을 것으로 추정하고 있다. 영국 정부는 이외에도 핵발전소 폐기와 같은 위험한 환경을 탐사할 수 있는 로봇, 석유 파이트 라인을 감시하는 드론, 궤도 위성의 수리 필요성을 감지할 수 있는 인공 지능소프트웨어 연구에 2,400만 달러를 지원할 예정이라고 한다.
여기서는 마이크로봇과 나노봇이 사람들에게 어떻게 도움을 주고 있는가를 소개한다.
1. 직경 1센티미터 로봇이 가진 잠재력
현재 영국에서 개발 중인 마이크로봇은 여러 분야에서 실질적으로 사용될 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 마이크로봇의 작은 크기 때문에 좁은 공간에서의 탐사와 구조 작업이 가능하고, 로봇 스웜 기술(Swarm Tech. 집단로봇 시스템) 의 발전으로 건설 프로젝트 등 다양한 기능을 수행할 수 있는 협력 작업이 가능해진다.
아직 사용 가능한 마이크로봇의 수는 제한적이지만 이 상황은 조만간 개선될 예정이다.
엔지니어링 회사인 롤스 로이스(www.rolls-royce.com: 자동차 회사가 아니라 비행기 만드는 회사)는 마이크로봇을 이용한 엔진을 구성하고 2만5,000여개의 부품검사 작업을 정리할 계획이다.
롤스로이스는 노팅업 트랜드 대학교(The Nottingham Trent University:TNTU), 하버드대학교와의 협력을 통해 마이크로봇을 연구하고 있다. 일단 마이크로봇이 엔진에 들어가면 엔지니어는 로봇에 부착된 작은 카메라를 통해 실시간으로 엔진 상황을 확인할 수 있고 접근하기 어려운 부위까지 육안으로 검사를 수행할 수 있다. 이미 약 4.5센티미터 크기의 마이크로봇이 개발되어 있지만 롤스로이스는 이를 더 축소하는 연구를 진행 중이다.
검사용 마이크로봇이 현실화되면 정비 작업과 수리작업을 위한 로봇도 개발할 예정이란다. 또한 롤스로이스와 협력 대학들은 엔진 내에 영구적으로 내장되는 연필 크기의 검사로봇에 대한 연구도 진행하고 있다. 이러한 로봇들을 통해 한 달 이상 소요되는 엔진 유지보수 작업시간을 상당부분 단축시킬 수 있다.
2. 몸 안의 주치의, 나노봇의 성공 사례
마이크로봇의 크기는 더욱 작아져 나노봇(Nanobot)까지 이어진다. 펨토 ST연구소의 연구진들은 세계에서 가장 작은 집을 짓기 위해 나노봇을 이용하고 있다. 집의 높이는 0.015밀리미터, 면적은 0.0002 밀리미터이다.
이러한 하우스의 건축 목적은 광섬유 위에 마이크로 시스템을 구축할 수 있음을 증명하기 위한 것으로 로봇공학과 광학 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 기대하고 있다.
이렇게 작아진 나노봇이 가장 큰 가능성을 보여주고 있는 분야 중 하나는 바로 의료분야이다. 일부 연구에서는 혈관 안으로 들어 갈 수 있는 극미세 로봇이 복잡한 생물학적 조직에 직접 약물을 전달하는데 성공하기도 했다.
이러한 약물 전달 체계는 암을 포함한 다양한 질병을 치료하는데 있어 커다란 잠재력을 가진다.
나노봇은 외과적 치료에도 사용될 수 있다. 홍콩중문대학(CUHK)연구진이 수백만 개의 나노로봇을 사용해 외과 수술을 더욱 간편하게 진행하는 방법을 개발해 주목을 받았다.
연구진이 개발한 기술은 나노봇이 큰 그룹으로 모이거나 서로 흩어지도록 행동을 저지하는 나노봇 스웜이다. 이는 자연에서 수천 마리, 또는 수백만 마리의 동물들이 떼를 이루어 광범위한 패턴을 형성해 소통하는 모습을 연상케 한다.
나노봇 스웜은 자기장 작용에 의존하여 다양한 집단형태를 구성하는데 흩어져서 제각기 임무를 수행하다가 필요한 경우 다시 모여 무리를 이룬다.
재구성이 가능한 나노봇 스웜 단일체 주조를 지닌 마이크로봇과 비교했을 때 형태학계인 유연성과 자유도가 훨씬 높을 것으로 알려져 있다.
3. 나노 기술의 미래
나노기술(Nano Technology)이라는 말을 처음 사용한 나노과학의 창시자 엔릭 드렉슬러(Enic Drexler)는 “앞으로 나노기술은 인류의 모든 것을 바꿔놓을 것이며, 인류 삶의 혁명을 가져올 것”이라고 주장한 바 있다.
최근 연구들을 보면 마이크로봇과 나노봇 생태계가 급속으로 발전하고 있다는 것은 의심의 여지가 없다. 아직 초기 단계이지만 현재 전 세계에서 진행중인 다양한 성공사례와 프로젝트는 조만간 마이크로봇과 나노봇이 도시를 정비하고, 암을 치료하며, 가장 작은 일상의 도우미가 될 수 있다는 가능성을 보여준다.
우리나라도 수술 없이 종양을 제거하는 스마트 나노로봇이 개발됐다.
스마트 나노로봇은 나노크기(10억분의1m)를 가지는 금·티타늄 기반의 로봇이다. 초음파로 원격제어가 가능하고 암을 추적해 치료할 수 있다. 국내 연구팀이 초음파로 원격제어 하는 스마트 나노로봇을 이용해 외과적 수술 없이 종양을 치료할 수 있는 초음파 역동치료 기술을 내놓았다.
나노봇 기술은 앞으로 인류의 삶을 획기적으로 바꿀 것으로 예상된다. 마이크로봇과 나노봇의 기술이 획기적으로 발전해감에 따라 조만간 마이크로봇과 나노봇이 도시를 정비하거나, 암을 치료하고, 우리 일상의 가장 작은 부분의 도움이 될 것이 분명하다.
<참고문헌>
박영숙·제롬 글렌(2019), 『세계미래보고서 2020』, 서울 : 비즈니스북스. pp.171～175.
이상수 편(2019), 『제4차 산업혁명 시대의 주요 기술』, 서울 : 바른북스. pp.261～276.
