미국 유니메이션(Unimation)사의 ‘퓨마 560‘은 최초의 수술용 로봇으로 알려져 있다. 지난 1985년 퓨마 560을 이용해 뇌수술을 했다는 기록이 있다. 퓨마 560은 인튜이티브 서지컬의 ’다빈치 시스템‘과 같은 수술용 로봇의 원조로 인식되고 있다.

▲ 퓨마

지금 기준으로는 기능이 많이 떨어지지만 매니퓰레이터 팔을 이용, 로봇 수술을 처음으로 시작했다는 점에서 의학 분야에 혁명적인 변화를 예고했다. 현재 수술용 로봇들은 사람의 몸 바깥에서 몸으로 침투하는 방식이다. 하지만 미래의 수술 로봇들은 더 이상 체외에서 수술을 하지 않는다.

IT 전문매체 ‘엔가젯’에 따르면 몸안에 들어가서 움직이는 소형 핀셋 기술과 연성의 수술 도구들이 발달하고, 소형화되면서 미래에는 체외에서 수술을 하는 로봇들은 점점 설자리를 잃을 전망이다. 게다가 앞으로 수십년동안 자격을 갖춘 의사와 간호사, 의료 기기 엔지니어 등 의료 전문인력의 부족 현상이 심화되면서 의료 로봇 기술의 발전을 부추길 것으로 예상된다.

호주 의료 기관인 ‘바원 헬쓰(Barwon Health)’의 데이비드 워터스 박사는 호주 언론과의 인터뷰에서 “오는 2030년까지 4천만명의 의료 인력이 필요한데, 1천500만~1천8백만에 달하는 의료 인력 부족 사태가 빚어질 것”이라고 말했다. 이의 대안으로 원격 의료와 의료 로봇 기술이 부각되고 있다. 워터스 박사는 의료진이 부족한 농촌지역이나 저개발국의 경우 원격 의료 또는 의료 로봇 기술을 이용해 환자를 치료하고 의료진을 훈련시키는 게 가능할 것으로 보고 있다.

▲ 스타를 이용해 봉합 수술을 하고 있는 장면

심지어 미래의 로봇은 스스로 수술 할 수 있는 능력을 갖추게 된다. 미국 국립어린이병원(Children's National Health System) '피터 김(Peter Kim)' 연구팀이 개발한 의료 로봇 ‘스타(STAR:Smart Tissue Autonomous Robot)’는 내장된 카메라와 유압식 로봇팔을 이용해 의사의 가이드 없이 돼지의 연조직을 봉합하는 데 성공했다. 이 로봇은 신체 안으로 로봇이 들어가는 것은 아니다.

엔가젯은 최근 사람들이 캡슐약처럼 입으로 삼키거나 직장 등을 통해 몸안으로 넣는 로봇 기술이 주목받고 있다며 관련 기술을 소개하고 있다. 대표적인 제품이 필캠이다.

‘기븐 이미징(Given Imaging)’이 개발한 ‘필캠(pillCam)‘은 현재 2014년 미 FDA의 승인을 받았으며 그 전에 이미 80여개국에서 사용 승인을 받았다. 필캠은 8시간 동안 소화기관을 이동하면서 고해상도 이미지를 의사에게 전송한다. 심지어 외부 자석을 이용해 역방향으로 이동하거나 필캠을 소화기관에 더 오래 머물도록 할 수도 있다.

MIT CSAIL(컴퓨터과학인공지능연구소)이 올해 5월 발표한 삼키는 오리가미 로봇은 몸안에 박혀 있는 단추 모양 배터리를 제거하거나 아픈 부위에 약물을 투입하는 데 활용할 수 있다. 카메라 대신 소형의 자석이 붙어 있어 외부에서 제어할수 있다. 이 로봇은 ‘스틱-슬립(stick-slip)'이라는 동작을 구현하면서 이동하는데 마찰을 이용해 몸안에 붙어있다가 풀어지는 힘을 이용해 벌레 처럼 꿈틀거린다.

인도계 과학자들을 주축으로 이뤄진 미국 산호세의 ‘라니 쎄라퓨틱스(Rani Therapeutics)’는 인슐린과 같은 약물을 넣은 ‘로봇 알약(robotic pill)’을 개발했다. 현재 인슐린은 정맥주사를 통해 주입되는데 로봇 알약을 먹으면 굳이 주사를 맞을 필요가 없다. 라니가 개발한 로봇 알약은 폴리머와 탄수화물 기반의 바늘로 이뤄져 있다. 아직 상용화 단계는 아니다.

소프트 내시경도 개발됐다. 독일 막스 플랑크 연구소와 CMU등이 공동으로 개발한 미세 바늘 흡인술 생체검사(fine-needle aspiration biopsy)용 캡슐 로봇 ‘B-MASCE’는 위 안으로 들어가 조직을 조사하고 샘풀을 채취할 수 있다. 자석을 이용해 외부에서 움직임을 조작할 수 있다.

▲ 젤라틴으로 만들어진 소프트 엑추에이터

스위스 로잔연방공과대학(EPFL)이 개발한 소프트 엑추에이터도 먹는 로봇으로 활용 가능하다. 자석으로 제어하는 방식은 아니다 .젤라틴 내부에 액체와 공기를 간직하고 있다가 화학적으로 반응하면서 동작한다. 4cm의 크기로 카메라, 소형 배터리, 센서 등을 탑재할 수 있다.

미국 콜로라도대학 렌츌러 연구그룹(Rentschler Research Group)은 결장 내시경 로봇을 개발했다. 벌레처럼 생긴 이 캡슐 로봇은 벌레가 움직이듯이 연동 운동을 하면서 이동할 수 있다. 몸을 수축 및 확장하면서 기어가는 것. 이 로봇은 형상기억합금(shape memory alloy)으로 이뤄진 3개의 스프링을 갖추고 있다. 6분에 15cm를 이동할 수 있다. 이 같은 로봇 기술의 개발로 먹는 로봇 시대에 한걸음 더 다가설 수 있게 됐다.