0.2mm 크기의 자율 마이크로 로봇

 

(출처: 펜실베니아 주립대학)

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펜실베니아 주립 대학과 미시간 대학의 과학자들이 0.2mm에 불과한 크기의 자율 로봇을 개발했습니다. 마이크로 로봇은 인체에 들어가 병변을 모니터링 하거나 치료할 수 있는 신기술로 주목 받고 있습니다. 하지만 정작 이렇게 작은 로봇을 만들면 스스로 움직이거나 조종하는 일이 새로운 과제로 떠오른 상태입니다.

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그래서 펜실베니아 주립대의 마크 미스킨 교수 (Marc Miskin, a professor at Penn Engineering) 연구팀은 마이크로 로봇이 바퀴나 프로펠러 없이 움직일 수 있는 방법을 연구했습니다. 더 나아가 인체 내의 미세한 환경에서 점성이 매우 커지는 것을 극복할 방법도 필요했습니다. 왜냐하면 마이크로 로봇이 움직이는 인체 내부의 점막은 사실 점액으로 덮혀 있어 로봇 입장에서는 달라붙는 접착제를 뚫고 지나가야 하기 때문입니다.

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이 두 가지 문제를 한 번에 해결하기 위해 연구팀은 과산화수소 용액과 전자기적 방식을 사용했습니다. LED를 이용해서 로봇에서 미세한 전기를 만들고 이 전기를 이용해 과산화수소 용액에서 이온을 자가장으로 밀어내 미끄러지듯 이동하는 방식입니다. 하지만 아무 방향이나 무작위로 이동할 경우 사실 별 의미 없는 움직임이 될 수 있습니다.

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펜실베니아 연구팀은 이 문제를 극복하기 위해 미시간 대학의 데이비드 블라우(David Blaauw)의 도움을 요청했습니다. 미시간 팀이 개발한 초미세 마이크로 프로세서는 0.2mm에 불과한 마이크로 로봇에 탑재할 수 있으며 75 나노와트의 낮은 전력으로도 움직일 수 있습니다. 있습니다. 이는 스마트와치의 10만 분의 1에 불과합니다. 이 프로세서 덕분에 연구팀의 마이크로 로봇은 무작위로 움직이는 것이 아니라 프로그램 되어진 대로 목표를 향해 움직이고 협동할 수 있습니다.

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연구팀에 따르면 이 로봇은 1개 당 1센트의 저렴한 비용으로 제조할 수 있으며 이를 컨트롤하는 외부 컴퓨터도 라즈베리 파이를 이용해 100달러 정도로 아주 저렴하게 개발할 수 있습니다. 다만 과산화수소 용액이 인체에 독성이 있다는 점, LED 조명을 끄는 순간 메모리가 리셋되면서 다시 작업이 필요하다는 점 등이 극복해야 할 단점입니다.

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연구팀은 이 단점을 극복하고 인체 내에서 자율적으로 움직일 수 있는 마이크로 로봇을 완성하기 위해 연구를 계속하고 있습니다. 언젠가 인체 안에서 마이크로 로봇이 병변에 스스로 접근한 후 항생제나 항암제를 투여하거나 물리적인 방법으로 세균과 종양 세포를 제거하는 일을 담당하게 될지도 모릅니다. SF 영화나 미래 예측에서 언급되었던 일이 현실이 될 수 있을지 주목됩니다.

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참고

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World's smallest autonomous robots could save lives (newatlas.com)