콜로이드 입자에 부착한 초소형 나노로봇, 인체 내 소화기관을 탐색한다
콜로이드 입자에 부착한 초소형 나노로봇, 인체 내 소화기관을 탐색한다
  • 정의윤 기자
  • 승인 2020.01.07 14:50
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

[퓨처타임즈=정의윤기자] 로봇은 인간이 접근할 수 없는 영역에서 정보를 수집할 수 있는 훌륭한 도구이다. MIT에서는 여성의 난자 크기이며, 2차원 물질로 이뤄진 전자회로로 구성되어 있는 로봇을 개발했다. 로봇의 전자회로는 콜로이드(colloid)라는 작은 입자와 붙어 있으며 불용성을 가진 콜로이드는 액체나 공기 중에 떠다닐 수 있다. MIT 연구팀은 이 로봇을 사람의 몸속에 넣어 소화기의 상태를 살피거나 오일과 가스 파이프라인의 화학적인 성분 등을 파악하는 데 활용할 수 있을 것으로 보고 있다.

네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)에 실린 이번 연구에 의하면 이번에 개발된 로봇은 기존의 로봇 형태와는 다르며 콜로이드 입자에 부탁된 센서와 컴퓨터, 메모리의 집합체이다.

대략 인간의 난자 세포 크기인 콜로이드는 액체 또는 공기 중에서도 무한하게 정지 상태를 유지할 수 있다. 연구진들은 이 기기는 주변 환경을 통해 스스로 추진할 수 있는 마이크로 또는 나노 크기의 로봇들보다 더 먼 거리를 이동할 수 있다고 말했다.

이전에도 과학자들은 콜로이드를 연구해왔지만 MIT 연구진은 이번이 콜로이드와 전자공학을 결합한 최초의 사례라고 설명했다. 표준 실리콘 전자기기들은 일반적으로 평평한 표면에 부착되어야 하며 상대적으로 전력을 많이 소비하기 때문에 전원을 공급하는 문제가 따르며 따라서 작은 입자에 전자기기를 부착하는 것은 쉽지 않다.

그래서 연구진들은 그래핀을 비롯하여 다양한 박막 소재들을 가지고 실험했다. MIT가 개발한 로봇은 외부에서 동력을 공급받거나 배터리를 내장하지 않고도 스스로 움직일 수 있다. 광자를 흡수할 때 작은 양의 전류를 생성하는 간단한 포토다이오드(photodiode)를 이용하여 전자회로의 컴퓨팅과 메모리 작업을 위해 필요한 소량의 전력을 공급한다. 연구진들은 이러한 전원 공급원과는 별도로 화학 센서, 논리회로, 메모리를 부착하여 주변 환경의 정보를 수집하고 처리하며 저장할 수 있도록 했다.

연구진들은 이러한 로봇은 데이터를 능동적으로 전송할 수 없기 때문에 레이저 스캐닝 장치가 데이터를 읽을 수 있도록 작은 반사장치를 부착했다. 그러나 앞으로는 기기에 통신 기능을 추가하여 지금처럼 임무를 완료한 후 물리적으로 데이터를 수집할 필요가 없는 기기를 구상하고 있다.

이러한 기기는 앞으로 넓은 지역의 박테리아, 먼지, 연기를 탐지하는 대기 물질 모니터링에 폭넓게 사용될 수 있다. 인공위성, 드론 선단, 지상 센서 네트워크의 확대 용도로도 사용할 수 있다. 그러나 연구진들은 더 간단한 해결방법은 콜로이드 봇으로 구성된 스마트먼지(smart dust)를 대기 중에 확산시키는 것이라고 말했다. 이 아이디어를 실험하기 위해 연구진들은 제한된 챔버 내에 분사했으며 실험을 통해 스마트먼지들은 트리메틸아민이라는 화학물질의 존재를 감지했다.

미니봇은 가스 파이프라인이나 석유 파이프라인에 투입해 파이프라인의 이상 여부를 파악하거나 화학 성분의 변화 등을 측정할 수 있다. 화학 성분의 변화는 파이프라인 내부의 이상 여부를 판단하는 기준이 될 수 있다. 그동안 가스회사나 정유회사들은 파이프라인을 따라가면서 측정 장비를 동원해 이상 여부를 판단했다. 의료용으로도 활용 가능하다. 인체 내 소화기관에 로봇을 투입해 종양 발생 등 정보를 얻을 수도 있다.

연구진은 봇을 대상의 표면에 분사하여 자동차 엔진, 공장, 발전소에서 배출되는 유해한 입자를 감지했다. 연구진은 평평한 표면 3곳에 미니봇을 분사했고 봇들은 주변 환경에서 데이터를 감지해냈다. 이러한 시스템을 실용화하기 위해서는 아직 갈 길이 멀다. 가장 필요한 응용 분야는 신체 내 진단 분야일 것이며 향후 더욱 복잡한 기능을 가지게 될 것이다. 그러나 인체 내에 사용하기 위해서는 엄격한 독성 연구가 필요하며 봇을 구성하고 있는 무기 물질들은 생체에 적합하지 않을 가능성이 높다. 현재의 기기는 화학물질이 감지된 시간을 기록할 방법이 없다. 그리고 화학물질이 감지된 장소를 정확히 기록하는 것도 중요한 요소이다.

그럼에도 불구하고 이 기계가 가진 기능은 다양한 기능을 가지지 못한 기존의 나노로봇보다 훨씬 진보된 기술이다. 앞서 연구진들이 말했듯이 2D 전자공학과 콜로이드 입자의 결합은 나노로봇공학의 새로운 분야이며 상당한 가능성을 가지고 있다. 스마트 먼지가 오염물질이나 독극물, 질병에서 우리를 보호하기까지는 그다지 오랜 시간이 걸리지 않을 수도 있다.


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.

  • 서울특별시 영등포구 국회대로 800 (여의도동, 여의도파라곤) 1236호
  • 대표전화 : 02-783-7789
  • 팩스 : 02-783-7790
  • 청소년보호책임자 : 최성립
  • 법인명 : 퓨처타임즈
  • 제호 : 퓨처타임즈
  • 등록번호 : 서울 아 51999
  • 등록일 : 2017-11-20
  • 발행일 : 2017-05-01
  • 발행인 : 송승호
  • 편집인 : 송승호
  • 퓨처타임즈 모든 콘텐츠(영상,기사, 사진)는 저작권법의 보호를 받은바, 무단 전재와 복사, 배포 등을 금합니다.
  • Copyright © 2020 퓨처타임즈. All rights reserved. mail to
ND소프트