▲ 카네기멜론대 연구진이 개발한 콜라겐 실

‘바이오하이브리드 로보틱스(biohybrid robotics)’는 실제 살아있는 근육이나 뉴런을 로봇시스템에 적용하는 것을 의미한다. 공상과학에나 있을법한 이런 기술들이 실제 로봇에 적용될 날이 머지않았다.

테크익스플로어에 따르면 카네기멜론대 빅토리아 웹스터우드 교수가 이끄는 '바이오하이브리드 및 유기 로보틱스그룹(B.O.R.G·Biohybrid and Organic Robotics Group)'은 피부, 힘줄, 인대 등 생체조직으로부터 자연적으로 생기는 단백질로 만들어진 콜라겐 실(collagen thread)을 개발했다.

웬 후안 순(Wen Huan Sun) 박사과정 등 카네기멜론대 연구진은 이번 연구 성과를 전문 학술지인 ‘저널 오브 바이오메디컬 엔지니어링’에 발표했다.

빅토리아 웹스터우드 교수는 “우리의 최종 목표는 재생 가능하고, 생분해적인 특성을 갖고 있는 로봇을 만들기 위해 생화학적인 물질을 활용하는 것"이라고 말했다.

연구팀의 목표는 로봇에 사용할 수 있는 인공 힘줄을 만드는 법을 이해하는 데 있다. 사람의 몸에 있는 힘줄은 근육과 뼈를 강하게 연결한다. 연구팀은 이번에 개발한 콜라겐 실이 로봇에게 비슷한 역할을 할 것으로 기대하고 있다. 콜라겐 실을 이용해 로봇에 살아있는 근육 액추에이터를 연결하는 것이다. 이 로봇은 기존 로봇에 비해 보행, 점프, 수영 등 동작을 유연하게 수행할 수 있다.

연구팀은 이번에 ’일렉트로컴팩션(electrocompaction)’이라는 기술을 활용했다. 콜라겐 실을 만들기 위해 연구팀은 콜라겐 섬유를 일렉트로컴팩션 셀(cell)이라고 불리는 특수한 형태의 셀을 통과하도록 했다. 섬유들은 이 과정을 통해 ‘전기화학적으로 정렬된 콜라겐(ELAC·electrochemically aligned collagen)' 실(thread)을 만들어낸다.

콜라겐 실의 길이는 최대 40cm이며, 너비는 50~100마이크론으로 매우 얇은 특성을 지니고 있다. 여러 실험을 통해 연구팀은 콜라겐 실들이 서로간에 보다 강하게 그리고 크게 결합하도록 했다. 연구팀은 앞으로 콜라겐 실을 3D 프린터에 입력해 서로 다른 형태와 구조를 만드는 데 활용할 수 있도록 하겠다는 목표다.