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[줌 인 피플] 복잡한 혈관도 척척 '가이드와이어 마이크로 로봇'

■ 최홍수 / 대구경북과기원 로봇공학전공 교수

[앵커]
마이크로 로봇은 인체 내부를 돌아다니면 의료 수술에 필요한 다양한 역할을 진행하는데요.

복잡한 혈관 내에서 시술자가 원하는 방향으로 로봇을 조정할 수 있다면 심혈관 수술의 정확도를 높일 수 있겠죠.

대구경북과학기술원 DGIST 최홍수 교수님과 함께 자세한 얘기 나눠보겠습니다. 어서 오세요,

이번에 가이드와이어 부착형 마이크로 로봇을 개발하셨는데, 마이크로 로봇은 사람 몸속으로 들어가서 이동할 수 있을 만큼의 작은 로봇이잖아요.

그러면 가이드와이어는 어떤 건가요?

[인터뷰]
가이드와이어는 일반적으로 스텐트를 삽입할 때 길을 만드는 것이라고 보면 되는데요.

스텐트를 삽입하려면 그 위치까지 빨리 도달하고 작업을 해야 합니다.

그렇게 하기 위해서 가이드를 밀어 넣어서 목표하는 위치까지 가게 하는 디바이스입니다.

가이드와이어는 뇌, 심장 등의 막힌 혈관에 사용되고, 다양한 질병에 폭넓게 사용됩니다.

그래서 가이드와이어 제작에 사용되는 재료, 굵기, 길이, 모양 등에 따라서 다양한 종류의 가이드와이어가 있습니다.

일반적인 가이드와이어의 경우 시술자가 손으로 방향과 위치를 제어하기 때문에 시술 시간과 성공률이 시술자의 숙련도에 따라 차이가 큽니다.

그래서 방향을 제어하기 위해서는 가이드와이어 끝단을 구부려 돌려가면서 원하는 혈관을 향해 조향하기 때문에, 원하는 혈관 방향으로 조향하기 어렵고, 정확한 제어에 어려움이 있습니다.

그래서 의사들은 가이드와이어 조향을 마치 어두운 동굴에서 눈까지 감고 손으로 동굴 벽을 더듬어서 길을 찾는 것 같다고 비유를 하십니다.

[앵커]
막힌 혈관을 뚫어주기 위해서 사용하는 가이드와이어를 지금까지는 수동으로 해야 하는 한계가 있었는데요,

그러면 이번에 개발하신 마이크로 로봇은 이런 문제점을 어떻게 해결하셨나요?

[인터뷰]
저희 팀에서는 이러한 한계를 극복하기 위해 유연하면서도 생체에 적합한 폴리머를 사용하고 외부 자기장으로 방향과 위치를 제어할 수 있는 자성 물질을 이용해 지름 500㎛, 길이 4㎜ 크기의 원통형 마이크로 로봇을 만들어 가이드와이어 끝 부분에 부착했습니다.

그래서 외부 자기장을 이용해서 가이드와이어 끝단의 방향을 정밀하게 제어할 수 있는 시스템을 만들고, 마스터-슬레이브 시스템(Master-Slave System)을 통해 원격 직선운동이 가능하도록 했습니다.

따라서 기존의 관상동맥 중재술의 한계를 극복하고 시술의 성공률과 효율을 높일 수 있을 것으로 노력했습니다.

[앵커]
복잡한 혈관 속에서도 원하는 방향으로 제어가 가능하고 더 빠르게 도달할 수 있다는 말을 해주셨는데, 그럼 가이드와이어 부착형 마이크로 로봇 어떤 수술에 활용할 수 있고, 상용화는 언제쯤으로 보시나요?

[인터뷰]
현재 저희는 심장 관상동맥에 응용하기 위해서 가이드와이어 부착형 마이크로 로봇을 개발하고 있습니다.

초반에 말씀드렸듯이 가이드와이어는 뇌, 심장, 폐, 간 등의 혈관에도 많이 사용되기 때문에, 저희가 연구하는 능동 조향 가이드와이어 로봇은 적용할 수 있는 분야가 다양할 것으로 생각합니다.

현재 저희가 산업통상자원부의 지원으로 국내 여러 연구기관, 기업, 대형 병원들과 원천연구를 진행하고 있습니다.

상용화를 위해서는 전 임상, 임상 등의 후속 연구가 필요하여 후속 과제도 준비하고 있습니다.

최근에는 함께 연구하는 심장 전문의 선생님과 국내의 가이드와이어 생산하는 기업을 방문해 향후 공동연구를 위한 협의도 진행했습니다.

예상으로는 앞으로 4년 정도 안에 동물실험을 포함한 추가 연구를 진행하여 식약처 임상시험 승인을 받고, 이후 임상시험을 진행할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

저희가 논문 발표한 뒤, 저에게 이메일로 연락을 주셔서 본인 스스로 임상 시험 대상자가 되고 싶다는 분도 계셨습니다.

이렇게 저희 연구 결과에 대해서 연락 주시고 응원을 해주시는 분들이 계셔서 저희도 더욱 책임을 느끼고 상용화를 위해서 최선을 다하고 있습니다.

[앵커]
그만큼 마이크로 로봇을 개발한 게 큰 성과라고 볼 수 있을 것 같은데요.

추후 임상시험에서 좋은 결과가 나와야 할 텐데, 상용화까지는 남은 과제들이 있겠죠. 어떤 것들이 있을까요?

[인터뷰]
아무래도 상용화를 위해서는 저희가 개발하는 가이드와이어 로봇을 포함하는 자기장 제어 시스템, 로봇을 보기 위한 영상 시스템과 전체 시스템을 제어하기 위한 소프트웨어 등의 의학적 유효성 확보 및 안전성 검증이 필요하다고 생각합니다.

그리고 저희는 동물실험을 진행하면서 유효성과 안전성을 높이기 위해서 계속 노력하고 있습니다.

또한, 기업들과 함께 어떻게 하면 상용화를 할 수 있는지 고민하고 있습니다.

[앵커]
네, 의학적인 효과는 물론이고 안전성까지 고려해서 후속연구를 진행할 계획이라고 말씀해주셨고요.

지난해에는 캡슐형 마이크로 로봇을 개발했어요.

이 마이크로 로봇은 가이드와이어 로봇과는 어떻게 다른 건지요?

[인터뷰]
가장 크게 다른 것은 캡슐형 마이크로 로봇은 독립형 마이크로 로봇이고요.

이번에 개발한 마이크로 로봇은 구속형 마이크로 로봇입니다.

그래서 혈관의 경우에는 로봇을 유실하지 않을 수 있는 로봇이 필요하고요.

캡슐형 마이크로 로봇은 독립형으로 혼자 움직일 수 있습니다.

그래서 이런 로봇은 눈이나 뇌 등 몸속에서 유체로 채워진 부분에서 정밀하게 움직이면서 약물이나 세포를 전달하기 위한 로봇입니다.

지난해 캡슐형 마이크로 로봇 연구에 이어 후속연구로는 마이크로 로봇 위에서 줄기세포를 분화하고, 몸이나 인체 모사 칩, 동물 등에서 세포를 전달하는 실험을 마무리하여 현재 논문 심사를 받고 있습니다.

이러한 연구는 아무래도 아직은 원천연구적인 특성이 많아 관련 기술로 특허 확보와 기초연구에 집중하고 있습니다.

독립형 로봇은 상용화를 위한 시간은 아마도 가이드와이어 로봇보다 2~3배 정도 더 많이 걸릴 것으로 예상합니다.

상용화 질문을 받을 때마다 저는 한편으로 죄송하기도 한데, 전화해서 언제 쓸 수 있느냐고 많이 물어보십니다.

근데 저희가 바로 제품을 만드는 것은 아니고, 어떤 기술의 가능성을 찾고, 가능성이 있다면 이를 구현하는 방법을 찾는다고 이해해주시면 감사하겠습니다.

[앵커]
심사를 기다리고 있다고 하셨는데 좋은 성과가 있기를 저도 기다리겠습니다.

마이크로 로봇 개발이 갖는 의미를 살펴봤는데 아무래도 의료 분야에 미치는 기대 효과가 있다면 어떤 점을 꼽을 수 있을까요?

[인터뷰]
이 부분은 먼저 비유해서 말씀드리면요, 제가 학교 다닐 때 스마트폰은 없었고 컴퓨터는 현재 스마트폰보다 더 성능이 낮았습니다.

그 당시에는 현재의 스마트폰을 이렇게 많은 사람이 사용할 것으로는 생각 못 했죠.

또 스마트폰이 나와도 군용이나 아주 부자들만 사용할 것으로 생각했죠.

그러나 많은 분이 현재는 스마트폰을 사용하고 있습니다.

그래서 마이크로 로봇도 마찬가지라도 생각합니다.

이전에 많은 관련 연구들이 있었기 때문에, 그러한 기술을 바탕으로 현재 저희가 마이크로 로봇을 연구하고 있습니다.

저희가 진행하는 연구가 또 다른 누군가를 위한 연구의 바탕이 되거나, 또는 제가 현직에 있는 동안 많은 분이 실제로 병원에서 사용할 수도 있을지 잘 모르겠지만 노력하고 있습니다.

결과적으로 마이크로 로봇은 기존 의료 분야의 진단과 치료기술을 획기적으로 개선하거나, 현재는 존재하지 않는 새로운 진단 및 치료기술의 개발에 큰 역할을 할 수 있을 것으로 생각합니다.

다만 마이크로 로봇 하나가 만능 로봇은 아니기에 마이크로 로봇이 사용될 수 있는 적절한 질환을 찾는 것도 중요한 연구 분야라고 생각합니다.

[앵커]
마이크로 로봇이 의료 분야에서 대중화되는데 교수님의 연구가 큰 역할을 하기를 저희도 기다리겠습니다,

교수님 연구는 마이크로 로봇을 전문으로 하시잖아요.

향후 또 다른 로봇 개발 계획이 있으신가요?

[인터뷰]
저희가 하고 있는 분야도 있고 하고 싶은 분야는 많지만 여러 가지 사정으로 다 할 수는 없고요.

앞으로 한동안은 현재 저희가 진행하고 있는 혈관치료용 마이크로 로봇, 종양 치료용 마이크로 로봇, 그리고 줄기세포 시술을 보조할 수 있는 마이크로 로봇을 연구할 것 같습니다.

앞으로도 저희 연구에 관심을 가지고 지켜봐 주시고 응원도 많이 해주시면 감사하겠습니다.

[앵커]
네, 아무쪼록 질병을 치료하는데 마이크로 로봇이 제 역할을 톡톡히 해낼 수 있기를 기다리겠습니다.

지금까지 대구경북과학기술원 최홍수 교수님과 함께 했습니다. 오늘 말씀 고맙습니다.
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