소금 한 알보다도 작은 ‘초미세 로봇’이 등장했다. 이 로봇은 스스로 움직이고, 주변을 감지하며, 간단한 판단까지 내릴 수 있는 완전 자율형 기계다. 연구진은 이 기술이 미래에는 인체 안을 돌아다니며 질병을 진단하거나 약물을 전달하는 데 활용될 수 있을 것으로 보고 있다.
초미세 로봇, 스스로 판단하고 움직인다
이 초미세 로봇의 크기는 1밀리미터보다도 작다. 물속에 사는 단세포 생물 ‘짚신벌레’와 비슷한 수준이다. 이전에도 작은 기계는 있었지만, 이번 로봇은 완전히 스스로 움직이고 행동을 결정할 수 있다는 점에서 차별화된다.
개발을 이끈 연구진은 자연에서 영감을 얻었다. 세포나 미생물처럼 아주 작은 생명체들이 놀라울 정도로 복잡하게 움직이고 기능하는 모습을 참고한 것이다.
이 로봇 역시 한 번 프로그램을 입력하면, 어디로 이동할지, 어떻게 움직일지, 무엇을 할지 스스로 결정한다.
[사진=마이클 시마리/미시간대학교]
빛으로 움직이고, 전기로 방향을 바꾸는 원리
이 초미세 로봇은 표면에 달린 아주 작은 태양전지로 에너지를 얻는다. 위에서 비추는 LED 빛을 받아 전력을 만들고, 그 힘으로 작동한다.
하지만 이렇게 작은 크기에서는 물속 환경이 우리가 느끼는 것과 전혀 다르다. 물이 아니라 마치 끈적한 물질 속을 움직이는 것처럼 느껴지기 때문에, 일반적인 ‘헤엄치기’ 방식은 통하지 않는다.
그래서 연구진은 ‘전기 운동’이라는 방식을 사용했다. 로봇에 달린 전극이 전류를 흘려보내면, 액체 속 입자들이 움직이면서 흐름이 생기고, 그 흐름을 타고 로봇이 이동하는 원리다.
방향을 바꿀 때는 전류를 보내는 전극 조합을 바꾸고, 속도는 전류 세기를 조절해 제어한다.
[사진=펜실베이니아대학교]
인체 속 탐험까지… 미래 의료 기술의 가능성
이 초미세 로봇에는 온도를 감지하는 센서와 아주 간단한 컴퓨터도 들어있다. 물론 성능은 매우 제한적이어서, 일반 노트북과 비교하면 극히 작은 수준의 기억 용량만을 사용한다.
그럼에도 불구하고 실험에서는 주변 온도를 측정하고, 더 따뜻한 곳을 찾아 이동하는 행동을 성공적으로 수행했다.
연구진은 이 초미세 로봇을 대량 생산하면 하나당 가격이 동전 한 개 수준으로 매우 저렴해질 수 있다고 설명한다.
앞으로는 이 로봇이 실제 인체 내부를 돌아다니며 세포 상태를 확인하거나, 혈전(피떡)을 제거하고 질병을 진단하는 데 활용될 가능성도 제기된다.
물론 해결해야 할 과제도 남아 있다. 특히 빛을 에너지로 사용하는 구조는 몸속 환경에서는 제약이 있을 수 있다.
그럼에도 전문가들은 이 기술을 매우 중요한 발전으로 평가한다. 과거에는 상상조차 어려웠던 ‘보이지 않을 만큼 작은 초미세 로봇’이 이제 현실이 되었기 때문이다.
성치훈 기자/ hello@sciencewave.kr
출처: ScienceNewsExplores, “These smart robots are smaller than a grain of salt”
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