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[과학의 달인] '과학과 의학의 만남'…몸속 치료하는 마이크로 의료로봇!

■ 박종오 / 한국 마이크로 의료로봇연구원 원장

[앵커]
작은 로봇이 몸에 들어가 질병을 발견하고 치료하는 영화 속 상상이 현실이 되고 있습니다. 수술하기 까다로운 부위에 직접 칼을 대지 않고도 질환을 확인하고 효과적으로 치료할 수 있는데요.

오늘 과학의 달인에서는 마이크로 '의료'로봇 연구에 매진하고 계신 분을 만나보겠습니다. 한국 마이크로 '의료 로봇 연구원' 박종오 원장과 함께 합니다. 어서 오세요.

공상과학 영화처럼 몸속에 직접 초소형 로봇이 들어가 질환을 파악하고 치료까지 할 수 있는 마이크로 의료로봇이 개발됐다고 들었습니다. 어떤 로봇인지 좀 더 설명해주시죠.

[인터뷰]
예, 마이크로 의료로봇이란 100만분의 1을 뜻하는 마이크로와 의료로봇이 합해진 개념입니다. 쉽게 말해서 인체 내부를 돌아다니며 진단과 치료, 약물전달 기능을 수행하는 초소형 의료기기를 뜻합니다. 모든 의료기기는 인체 절개를 최소로 하는 것을 목표로 하는데 이 마이크로 의료로봇이 궁극적인 해법이 될 것으로 보고 있습니다.

이 로봇도 인체 기관에 따라 크기가 다 다른데요. 저희가 그동안 개발한 마이크로로봇을 예로 들자면, 대장 내시경 로봇은 직경 24mm, 캡슐 내시경 로봇은 직경이 11mm로 이동과 의료기능을 수행하기에 적합했고, 혈관치료용 마이크로로봇은 직경 1mm, 줄기세포 마이크로로봇은 300μm 즉 0.3 mm이고, 면역세포 마이크로로봇은 직경 20μm, 그리고 박테리아 나노로봇은 3μm였습니다. 전체적으로 cm에서 μm까지 다양합니다. 즉 장기별 적절한 크기가 있다고 보는 게 맞을 것 같습니다.

[앵커]
흔히 '마이크로' 단위라고 하면 얼마나 작은 건지 확 와 닿지 않잖아요. 그런데 머리카락 두께가 약 70㎛라고 하더라고요. 그렇다면 이보다 더 작은 로봇이 인체 속을 돌아다니며 치료까지 한다는 것이군요.

저희가 건강검진으로 내시경 검사를 할 때 보통 기다란 '관' 같은 기구를 이용하잖아요. 그런데 '캡슐 내시경 로봇'이 그 역할을 대신할 수 있다고 들었어요. 어떻게 가능한 건가요?

[인터뷰]
캡슐 내시경이란 알약처럼 삼켜 검사하는 원리로, 통증 없이 소화기관의 내부를 영상으로 보여줄 수 있습니다. 캡슐 내시경 역시 진화를 거듭했는데요.

우선 1세대 캡슐 내시경은 영상 캡슐이 인체의 연동운동으로 움직이면서 소장을 촬영하면 추후 의료진이 영상진단을 하는 방식입니다. 캡슐 자체 운동이 없이 쭉 내려가기 때문에 보고 싶은 곳을 정확히 볼 수 없다는 단점이 있죠.

그래서 개발한 게 바로 2세대 캡슐 내시경인데요. 2세대 캡슐 내시경은 외부 전자장으로 원하는 대로 이동시킬 수 있어 기존 소장을 넘어 위와 대장까지 볼 수 있습니다. 기존 캡슐 내시경으로 12시간 정도 걸리던 진단 시간도 2~30분으로 단축할 수 있습니다.

[앵커]
원하는 대로 이동이 가능한 2세대 캡슐 내시경 개발도 대단한데, 여기에 3세대 캡슐 내시경도 개발하셨다고 들었습니다. 3세대에는 어떤 기능이 추가됐나요?

[인터뷰]
기존 1세대나 2세대 캡슐 내시경은 영상 진단 기능밖에 없어 의심스러운 부위가 있으면 결국엔 기존 내시경을 써야만 합니다. 그런데 3세대 캡슐 내시경은 의심스러운 부위가 있으면 캡슐 내시경이 바로 후속 작업을 할 수 있습니다.

이 3세대 캡슐 내시경은 기능에 따라 '생검 모듈', '약물주입모듈' 그리고 '타투잉 모듈'로 나뉘는데요. 생검 모듈은 영상진단용 캡슐 내시경에 조직 채취를 위한 작은 칼날을 탑재했습니다. 별도의 배터리 없이 소화기관 내에 들어갔다가 의심되는 병변 부위가 있으면 칼날을 회전시켜 조직을 채취합니다. 약물주입 모듈은 질환 부위에 주삿바늘을 찔러 약물을 주입하고, 타투잉모듈은 의심부위를 잉크로 표시하는 기능입니다. 이를 위해 영상진단용 캡슐 내시경에 각각의 기능들이 추가되어 있습니다. 이를 통해 캡슐 내시경만으로 시술을 끝내는 게 목적입니다.

[앵커]
두 번 일하지 않게 캡슐 내시경만으로 시술을 끝낼 수 있다는 거군요. 그런가 하면 막힌 혈관을 뚫어주는 로봇도 개발하셨다고요?

[인터뷰]
네, 혈관 내에서 자유롭게 이동하는 혈관 치료용 마이크로로봇입니다. 혈관 안에서 막힌 혈전을 뚫을 수 있는 세계 최초 기술입니다.

실제로 살아있는 돼지의 혈관 내에서 움직이는 과정을 시연하기도 했는데요. 이 기술은 자석이 철을 당기는 원리인 자기력을 이용했습니다. 거친 폭포수 같은 혈류 속에서 로봇 위치를 유지하고 혈관을 뚫는 기능을 컴퓨터를 보며 조이스틱으로 게임을 하듯 작동시킬 수 있습니다. 최근에는 기술 수준이 향상되어 로봇 제어장치를 훨씬 작게 만들 수 있게 되었습니다.

[앵커]
혈관 속에 로봇이라니, 들을수록 신기한데요. 또 최근에는, 손상된 '관절 연골'을 치료할 수 있는 줄기세포 마이크로 의료로봇도 개발했다고 들었습니다. 어떤 건지 설명해주시죠.

[인터뷰]
네 상당히 충격이 좀 있어 보이는데요. 요새는 무릎연골 재생을 위해 줄기세포 시술을 합니다. 효과를 보려면 무릎관절을 절개하고 뼈에 구멍을 뚫어 줄기세포를 이식하는 데 이는 복잡하고 아픕니다. 그래서 줄기세포를 주사하는 치료법이 관심을 끌고 있습니다.

그런데 문제는 줄기세포를 원하는 부위에 보내기가 쉽지 않다는 것입니다. 하지만 마이크로 의료로봇 기술을 사용하면 주사기로 정확히 손상 연골 부위에 부착할 수 있습니다. 시장이 커서 좋은 예로 생각됩니다.

[앵커]
살면서 무릎 안 아픈 사람은 없잖아요. 정말 획기적인 기술이네요. 오늘 마이크로 의료로봇에 대해 알아봤는데요. 마이크로 의료로봇이라는 새로운 길을 개척하게 된 계기가 궁금합니다.

[인터뷰]
열심히 하는 연구에 재미가 더해지면 효과는 훨씬 커집니다. 1990년 중반에 왠지 마이크로 의료로봇에 꽂혀서 이런저런 시도를 하다가 21세기 프론티어 사업단을 맡으면서 마이크로 의료로봇에 대해 체계적인 연구를 하게 되었고 의지와 재미가 합해지니 지난 20년간 꾸준히 몰두하게 되었습니다. 그동안 다양한 세계 최초 개발사례들이 있으며, 지금은 마이크로 의료로봇 전문인력 양성과 전문 연구개발 그리고 관심 있는 기업육성까지를 하게 되어 우리나라 "마이크로 의료로봇 Eco Complex"라고 부를 정도로 질적으로 그리고 양적으로 발전하였습니다.

[앵커]
방금 해주신 답변에, 20년간 얼마나 이 일을 사랑하고 또 열심이셨는지 열정과 애정이 가득 느껴졌습니다. 이렇게 눈부신 성과가 하루빨리 상용화가 된다면 환자들의 삶의 질도 높아질 것 같은데요. 언제쯤 상용화가 가능할까요?

[인터뷰]
상용화는 모든 마이크로 로봇의 목표가 되겠죠. 마이크로 의료로봇을 포함하여 인체를 다루는 모든 의료기기는 개발 기술이 안정화되고 나면, 동물실험과 인체 임상시험을 거쳐 안전성과 유효성에 대한 공인 인증을 받아야 합니다. 결국, 상용화까지 상당한 시간과 경비가 소요됩니다. 대장내시경 로봇과 캡슐 내시경은 이미 제품으로 사용하고 있고, 능동캡슐 내시경, 줄기세포 마이크로로봇 등은 꾸준히 동물실험을 해왔으므로 3~5년 내로 상용화를 기대하고 있습니다.

[앵커]
기술과 경험이 충분한 만큼 실제로 제품화된다면 세계 시장을 선도할 수 있을 것 같은데요. 이런 마이크로 의료로봇이 앞으로 더 발전하기 위해서는 어떤 부분이 뒷받침되어야 할까요?

[인터뷰]
저희들이 20년간 열심히 연구해왔는데요. 정부나 다른 곳에 요청하기보다도 이런 의미가 있습니다. 마이크로 의료로봇은 한국의 특화전략산업입니다. 이제까지 정부와 지자체에서 지원을 해왔습니다. 여기에 참여한 관련 산학연병 모두 우리나라에 도움이 될 산업을 일구도록 노력하고자 합니다.

[앵커]
마지막으로 원장님의 앞으로의 계획도 궁금합니다.

[인터뷰]
당연히 다양한 마이크로 의료로봇의 기술개발과 특허 확보, 그리고 기업참여를 통한 신산업 발전이며 이를 위해 연구개발사업 확보와 연구원의 안정된 연구원의 운영방안에 대해서 이런저런 고민을 하고 있습니다. 그리고 이것이 저의 주된 관심사입니다.

[앵커]
오늘 원장님의 열정이 느껴져서 정말 뜨거운 시간이었습니다. 말씀해주신 마이크로 의료로봇이 앞으로 환자들의 부담을 줄여주길 기대하겠습니다. 지금까지 한국 마이크로 의료로봇 연구원 박종오 원장과 함께했습니다. 고맙습니다.
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