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내 몸속에 로봇이?
마이크로 의료로봇의 세계
마이크로 의료로봇의 세계
마이크로 의료로봇 선도 국가, 대한민국
마이크로 의료로봇이란 1mm 미만의 크기로 인식, 판단, 동작, 이동 또는 통신 기능에 인공적인 기술이 추가되어 능동성을 가지고 인체 내부를 돌아다니며 질병을 진단·치료하는 로봇을 뜻한다.
캡슐내시경, 대장내시경, 박테리아 나노로봇 등의 초소형 의료기기 또는 카테터로봇, 조향바늘로봇 등 관련 기술이 포함된 보건의료기술로 정의할 수 있다.
마이크로 의료로봇은 일반적으로 첨단 로봇이나 기반 기술 개발 단계로 보고 있으나, 이미 20년 전부터 세계 각국에서 개발되고 있던 기술이다. 한국도 마찬가지다. 특히 마이크로 의료로봇은 한국이 세계적인 선두그룹에 올라 있다. 일반 의료로봇과는 다른 상황이다. 이는 지난 수십 년간 국내 공학자들이 쉬지 않고 노력한 덕분이며, 정부의 거시적인 지원이 있었기 때문이기도 하다.
2019년 우리나라는 기존의 산발적인 개별 기술 개발을 넘어 지금까지의 마이크로 의료로봇 연구개발 성과와 기술을 체계적으로 분석해 보다 구체적인 개발계획을 설립하고 실용화 사업을 시작했다.
마이크로 의료로봇은 일반적으로 첨단 로봇이나 기반 기술 개발 단계로 보고 있으나, 이미 20년 전부터 세계 각국에서 개발되고 있던 기술이다. 한국도 마찬가지다. 특히 마이크로 의료로봇은 한국이 세계적인 선두그룹에 올라 있다. 일반 의료로봇과는 다른 상황이다. 이는 지난 수십 년간 국내 공학자들이 쉬지 않고 노력한 덕분이며, 정부의 거시적인 지원이 있었기 때문이기도 하다.
2019년 우리나라는 기존의 산발적인 개별 기술 개발을 넘어 지금까지의 마이크로 의료로봇 연구개발 성과와 기술을 체계적으로 분석해 보다 구체적인 개발계획을 설립하고 실용화 사업을 시작했다.
마이크로 의료로봇을 구성하는 4요소
기본적으로 마이크로 의료로봇은 4가지 공통 기반 모듈의 조합으로 구성된다. 이는 인체 내에서 로봇의 움직임을 담당하는 ‘구동 모듈’ , 마이크로미터에서 나노미터 크기로 인체 내
목표 지점까지 약물, 면역세포 및 줄기세포 등의 치료제를 전달하는 ‘캐리어 모듈’ , 밀리미터에서 센티미터 크기로 진단하거나 치료하는 ‘진단·치료 모듈’ ,
마지막으로 치료 중인 로봇의 위치를 추적하는 ‘인식·시각화 모듈’ 등이다. 그리고 이 4가지 모듈이 하나의 통합시스템이 되면 이를 의료기기로 본다. 국내 전문연구진은 각 모듈은
물론 고형암과 순환기용, 소화기용 등 총 3종의 통합시스템을 개발 완료했다.
국내외 마이크로 의료로봇 기술 동향
현재 국내외 다양한 기관 및 대학 등에서 마이크로 의료로봇을 개발하고 있다. 국내 대표적인 연구기관으로는 한국마이크로의료로봇연구원을 포함해 전남대학교, 부경대학교, 나노입자연구단,
㈜인트로메딕, 대구경북과학기술원DGIST 등이 있다. 해외에선 미국의 매사추세츠공과대학교, 존스홉킨스대학교, 일본의 나고야대학교, 리츠메이칸대학교, 이스라엘의 마이크로봇
메디칼, 스위스 취리히 연방공과대학교, 독일 막스플랑크협회 등에서 주목할 만한 성과를 냈다.
개발 중인 마이크로 의료로봇
현재 한국마이크로의료로봇연구원이 개발 중인 마이크로 의료로봇 가운데 상용화에 한 발짝 다가선 기술은 6가지다.
영상 기반 캡슐내시경을 움직이며 정밀한 진단을 가능하게 하는 ‘영상진단 로봇형 캡슐내시경’, 종양 일부가 혈액이나 림프관으로 떨어져 순환을 막는 종양색전을 진단하는 ‘간암 종양색전시술 마이크로로봇’, 부정맥을 진단하고 치료하는 ‘심박조율진단시술 마이크로로봇’, 관상동맥 내 카테터 자율 내비게이션 시술을 위한 ‘자기조향 카테터로봇’, 관절 연골의 손상 부위에 줄기세포를 전달하는 ‘관절연골 재생 위한 줄기세포 구동 마이크로로봇’, 그리고 고형암 부위에 항암제를 전달하는 ‘정밀약물표적 및 방출용 나노로봇’ 등이다. 기술마다 상용화를 위한 단계에는 일부 차이가 있으나 대부분 임상시험이나 시제품 제작 단계까지 이르렀다.
그뿐만 아니다. 관련 기관 및 연구팀이 함께 연구개발을 진행하는 협업 과제도 유의미한 성과를 내고 있다. 그중 하나가 임무 수행을 마치면 스스로 녹아 없어지는 의료로봇이다. 해당 기술은 본 연구원과 조선대학교, 전남대학교가 공동으로 진행한 연구에서 개발됐으며 지난 4월 국제 학술지인 <어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈>에 공개되기도 했다.
영상 기반 캡슐내시경을 움직이며 정밀한 진단을 가능하게 하는 ‘영상진단 로봇형 캡슐내시경’, 종양 일부가 혈액이나 림프관으로 떨어져 순환을 막는 종양색전을 진단하는 ‘간암 종양색전시술 마이크로로봇’, 부정맥을 진단하고 치료하는 ‘심박조율진단시술 마이크로로봇’, 관상동맥 내 카테터 자율 내비게이션 시술을 위한 ‘자기조향 카테터로봇’, 관절 연골의 손상 부위에 줄기세포를 전달하는 ‘관절연골 재생 위한 줄기세포 구동 마이크로로봇’, 그리고 고형암 부위에 항암제를 전달하는 ‘정밀약물표적 및 방출용 나노로봇’ 등이다. 기술마다 상용화를 위한 단계에는 일부 차이가 있으나 대부분 임상시험이나 시제품 제작 단계까지 이르렀다.
그뿐만 아니다. 관련 기관 및 연구팀이 함께 연구개발을 진행하는 협업 과제도 유의미한 성과를 내고 있다. 그중 하나가 임무 수행을 마치면 스스로 녹아 없어지는 의료로봇이다. 해당 기술은 본 연구원과 조선대학교, 전남대학교가 공동으로 진행한 연구에서 개발됐으며 지난 4월 국제 학술지인 <어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈>에 공개되기도 했다.
세계 최고 마이크로 의료로봇 개발 시스템
앞서 언급했지만 마이크로 의료로봇은 한국이 충분한 경쟁력을 가진 분야로 다양한 발명특허를 보유하고 있다. 그중에서도 한국마이크로의료로봇연구원은 현재 본 분야에서 세계 최다 특허출원기관으로
이름을 올리고 있다.
로봇 기술을 산업화, 상용화하기 위해서는 많은 노력이 필요하다. 특히 인체에 작용하고, 생명과 직결되는 의료 분야는 훨씬 난관이 많다. 공학자들은 항상 세계 최초의 기술을 고민하지만, 세계 최초의 의료기기는 안정성이 확보되지 않았다는 한계가 존재한다. 따라서 공학자들은 인체에 위험이 되지 않는다는 충분한 근거를 마련해야 한다. 성능 평가와 동물실험, 그리고 인체실험에서 안정성과 유효성을 입증해야만 한다. 이 과정은 연구개발보다 훨씬 긴 시간과 비용을 필요로 한다. 물론 이 과정을 잘 헤쳐나간다면, 세계시장에서 특허로 보호받을 수 있다.
가장 효율적인 방법은 첨단기술에 특별한 통과 절차, 즉 ‘Fast Track’을 도입하는 것이다. 다행히 마이크로 의료로봇에 대해서는 이러한 신기술 인증 검증이 시작되고 있어, 향후 연구개발과 상용화에 이점이 될 것으로 예상한다.
한국마이크로의료로봇연구원은 그간 정부의 다양한 지원에 힘입어 연구개발을 위한 시설·장비·공간과 제품 상용화를 위한 기업용 GMP❶ 시설을 갖추고 있다. 이는 마이크로 의료로봇 분야에서 세계적으로 유일한 인프라다. 머지않은 시일 내 한국이 마이크로 의료로봇 분야에서 기술 선진국으로 명성을 떨칠 때가 올 것이라 자부한다.
로봇 기술을 산업화, 상용화하기 위해서는 많은 노력이 필요하다. 특히 인체에 작용하고, 생명과 직결되는 의료 분야는 훨씬 난관이 많다. 공학자들은 항상 세계 최초의 기술을 고민하지만, 세계 최초의 의료기기는 안정성이 확보되지 않았다는 한계가 존재한다. 따라서 공학자들은 인체에 위험이 되지 않는다는 충분한 근거를 마련해야 한다. 성능 평가와 동물실험, 그리고 인체실험에서 안정성과 유효성을 입증해야만 한다. 이 과정은 연구개발보다 훨씬 긴 시간과 비용을 필요로 한다. 물론 이 과정을 잘 헤쳐나간다면, 세계시장에서 특허로 보호받을 수 있다.
가장 효율적인 방법은 첨단기술에 특별한 통과 절차, 즉 ‘Fast Track’을 도입하는 것이다. 다행히 마이크로 의료로봇에 대해서는 이러한 신기술 인증 검증이 시작되고 있어, 향후 연구개발과 상용화에 이점이 될 것으로 예상한다.
한국마이크로의료로봇연구원은 그간 정부의 다양한 지원에 힘입어 연구개발을 위한 시설·장비·공간과 제품 상용화를 위한 기업용 GMP❶ 시설을 갖추고 있다. 이는 마이크로 의료로봇 분야에서 세계적으로 유일한 인프라다. 머지않은 시일 내 한국이 마이크로 의료로봇 분야에서 기술 선진국으로 명성을 떨칠 때가 올 것이라 자부한다.
- ❶ GMPGood Manufacturing Practice: 식품 및 의약품을 제조, 관리하는 기준으로 이를 통과하면 안정성과 유효성이 보장됨을 뜻한다.
AI로 생성한 마이크로 의료로봇 이미지. 눈에 보이지 않을 정도의 작은 로봇들이
체내에서 다양한 진단, 치료 기능을 수행한다.
체내에서 다양한 진단, 치료 기능을 수행한다.
박종오 한국마이크로의료로봇연구원 원장
국내 마이크로 의료로봇 분야를 개척하였고 세계 속의 한국을 선도하고 있다. ‘캡슐내시경’, ‘박테리오봇’, ‘혈관치료로봇’, ‘줄기세포로봇’ 등을 개발하였고
국제로봇연맹IFR 회장을 역임하였다.
국제로봇연맹IFR 회장을 역임하였다.
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