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로봇과 의학의 융합김성완 서울대병원 의공학과 교수
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승인 2013.12.08  16:38:26
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로봇 산업은 다른 산업에 미치는 기술적, 경제적 파급효과가 매우 크다고 할 수 있다. 로봇의 여러 가지 산업으로의 응용은 정확성, 신속성, 반복성 등 여러 측면에서 인간의 삶을 더 윤택하게 만들어주고 있다. 기계, 전자, 자동차, 화학 등에서 주류를 이뤘던 로봇 기술과 달리 최근의 로봇 산업은 인간의 삶에 필요한 환경, 의료, 교통 등 전반적인 산업으로 활용 범위를 넓혀 가고 있다. 최근에는 의료로봇 분야가 크게 성장하고 있으며 정밀한 미세수술을 하는 로봇팔, 근력회복에 도움을 주는 재활 로봇, 심장과 폐를 대신하는 인공장기, 인체 내부를 자유롭게 탐험하는 내시경 로봇이 개발 중이다. 로봇의 발달로 인해 영화 속에서나 나올 법한 미래의 모습이 현실화되고 있는 것이다. 그렇다면 로봇 기술이 의료 분야에 어떤 형태로 융합되고 있을까?

첫 번째는 의료 로봇 시장에서 가장 큰 부분을 차지하고 있는 미세수술 로봇을 찾아볼 수 있다. 기존의 개복수술에서 절개 부위가 넓다는 단점을 보완한 복강경 수술이 부작용이 적어 각광을 받고 있지만 한정된 움직임으로 인하여 시술에 어려운 점이 많았다. 이를 극복하기 위하여 현재 다빈치(da Vinci)라는 수술 로봇이 개발되어 세계 각국에서 많은 수술을 담당하고 있다.

각종 수술에 맞게 개발된 수술용 로봇 장치는 수술 집도 시, 의사의 피로도를 줄이고, 정확하고 안정적으로 수술할 수 있도록 하는 것이 목적이다. 이러한 기술은 의사와 환자가 지리적으로 멀리 떨어져 있는 상황에서도 다양한 수술을 가능케 한다. 수술을 할 수 있는 사람이 환자와 멀리 떨어져 있는 경우, 수술 로봇을 통하여 환자에게 양질의 의료 서비스를 제공할 수 있고 응급 상황에 대해서도 신속하게 조치할 수 있다. 나아가서는 통신의 발달과 로봇의 발달로 인하여 의료 서비스의 질적 향상을 기대해 볼 수 있다.

두 번째는 인간의 수명이 늘어나면서 재활의학에 대한 관심이 커지고 있다. 재활로봇의 발전은 몸의 일부가 마비된 환자의 재활 치료를 도와주거나 전쟁 후 의수나 의족을 대체하기 위한 연구로 시작되었다. 로봇 분야의 발달로 장치들이 복잡ㆍ정밀해지고 의학과의 융합으로 인해 최근에는 뇌 신호를 이용해 환자 의도를 파악하고, 움직임을 구현해 주는 뇌ㆍ기계 인터페이스(BMI:Brain Machine Interface)가 새로운 연구 분야로 각광받고 있다. 실제로 환자의 의도를 파악해서 로봇 팔을 움직이는 연구가 진행되고 있지만 아직까지는 실제 환자에게 쓰기에 부족한 점이 많다. 하지만 로봇 기술의 발달과 뇌 과학의 융합을 통해, 사지마비 환자도 생각만으로 일반 사람처럼 움직일 수 있는 날이 올 것이다.

또 다른 응용 분야로는 진단 분야에서 능동형 캡슐 내시경을 예로 들 수 있다. 이는 기존의 캡슐 내시경과 달리 캡슐 본체에 팬을 달아 장기 내벽에 손상을 주지 않고 자유롭게 날아다니며 원하는 부분을 촬영할 수 있는 장점이 있다. 과거 SF 영화에 등장하는 것처럼 캡슐을 꿀꺽 삼키면 그 캡슐이 온 몸을 돌아다니다가 적혈구나 백혈구, 암세포를 만나는 스토리가 현실화 되어 가고 있는 것이다. 최근에 개발된 능동형 캡슐 내시경은 신체 외부에서 자기장을 가하여 몸속의 캡슐 내시경을 제어하는 방식이다. 아직은 완벽한 형태의 능동형 캡슐 내시경이라고 볼 수는 없겠지만, 자동제어 기술의 발전으로 무인 잠수함과 무인 비행기 같이 외부의 도움 없이 움직이는 능동형 캡슐 내시경이 개발될 것이며, 이로 인해 질병 진단의 정확도를 획기적으로 높이고, 나아가 직접 치료하는 로봇을 기대해 볼 수 있다.

끝으로 인간의 삶이 윤택해짐에 따라 때로는 의료분야에서 예전에는 예상치 못했던 수요를 만족시켜주는 분야에 로봇기술이 응용되기도 한다. 의료 행위에서 치과적 시술, 피부과적 시술 (레이저 치료) 등에서는 의료기기를 지속해서 들고 있어야 하고, 시술 시간이 길어지면 의사의 피로도는 급격하게 늘어나 시술 정확도가 낮아지는 요인이 되기도 한다. 이는 레이저의 구체적인 위치추적과 같이 사람의 육안으로 탐지할 수 없는 기술과 사람이 수행하기 단조로운 시술도 로봇과 첨단 센서들의 조합으로 해결 할 수 있다.

그 일례로 피부과에서 시행되는 흉터제거, 제모 등을 위한 레이저시술을 로봇에 의해 지능적으로 하는 ‘레이저 조사시스템’을 들 수 있다. 이는 시술 범위를 의사가 정하고 수치를 컴퓨터에 입력하면 로봇이 원하는 범위를 정확하게 시술함으로써 주변 환경에 구애 받지 않는 균일한 의료 성과를 도출 할 수 있는 장점을 가진다.

앞에서도 언급한 바와 같이 급변하는 시대에 새로운 수요를 만족시켜 주기 위한 여러 기술들이 개발되고 응용된다. 여러 분야와의 융합을 거치면서 로봇분야는 발전해왔다. 사람의 생각이 그 끝을 헤아릴 수 없을 만큼 무궁무진한 것처럼 로봇의 발전 가능성 또한 무궁무진하다. 미래를 향해 전 세계가 더 나은 과학기술을 선보이며 경쟁하고 있다. 그 속에서 한 사람의 과학자로서, 작지만 반드시 필요한 역할을 수행하고자 하는 많은 사람들이 함께 한다면, 로봇을 활용한 의료혜택은 인류에게 무한한 가능성을 열어 줄 것이다.김성완 서울대학교 의과대학 의공학교실 교수 / 서울대학교병원 의공학과 교수

김성완  sungwan@snu.ac.kr
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