생명체 본연의 힘을 탑재한 나노로봇의 탄생
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생명체 본연의 힘을 탑재한 나노로봇의 탄생
  • 대학지성 In & Out 기자
  • 승인 2020.10.18 18:00
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[신간소개]

■ 김민준의 이너스페이스: 나노로봇공학자, 우리와 우리 몸속의 우주를 연결하다 | 김민준, 정이숙 지음 | 동아시아 | 336쪽

유네스코-넷엑스플로상은 유네스코가 매년 프랑스 의회·디지털경제부와 함께 가장 혁신적이며 전도유망한 혁신기술을 선정해 수여하는 상으로, 김민준 교수는 동맥 혈관을 따라 수영하는 마이크로로봇을 개발한 공로를 인정받아 수상했다. 유네스코-넷엑스플로상 심사위원이 김민준 교수의 마이크로로봇을 ‘SF적’이라고 표현한 것은 그의 로봇이 단순히 눈에 보이지 않을 만큼 작아서만은 아니다. 혈관 안을 수영하면서 혈관의 막힘을 제거할 뿐만 아니라 몸속 특정 부위에 약물을 정확히 전달할 수 있도록 만들었기 때문에, 즉 우리에게 무척 가깝고도 먼 몸속 우주에 활로를 개척했기 때문이다.

이 책은 SF적 상상력이 어떻게 현실화되는지, 나아가 한국에서 나고 자란 난독증을 앓는 청년이 어떻게 세계적 석학이 되는지를 보여줌으로써 스펙터클한 재미를 선사한다. 하지만 빛이 있다면 그늘도 있듯이, 물밑에서 치열하게 도전하는 김민준 교수의 삶 또한 상세히 보여준다. 수많은 실패로 이뤄진 그의 ‘혁신의 여정’을 읽다보면, 자연스럽게 그의 도전을 응원하게 된다.

마이크로·나노로봇(이하 나노로봇)은 머리카락 굵기 10만분의 1이라는 그 크기가 가장 중요한 특징처럼 보이지만, 사실 이보다 더 중요한 특징은 따로 있다. 바로, 체액 안에서 헤엄쳐 움직일 수 있도록 설계·제작되었다는 것이다. 우리의 삶이 획기적으로 바뀌는 건 나노로봇이 우리 몸속에 들어왔을 때부터다. 체내 나노로봇의 방향과 속도는 자기장을 통해 제어할 수 있는데, 이를 온전히 조작할 수 있다면 과거 우리가 너무 커서 불가능했던 문제를 해결할 수 있게 된다. 가령 인간의 손이나 일반적인 수술로봇으로는 닿을 수 없는 신체 내부까지 도달해 암세포와 종양을 파괴하는 약물을 전달할 수 있고, 나노로봇을 뇌 속으로 투입한다면, 지금껏 미지 영역으로 취급되었던 인간의 뇌를 탐험할 수 있게 된다.

그러므로 나노로봇을 인체 내부에서 어떻게 움직이게 할 것인가가 관건이다. 앞서 설명한 대로 인간의 몸속은 대부분 콧물, 척수액, 혈액 등 다양한 점액으로 이루어져 있다. 이는 뉴턴의 법칙이 적용되지 않는 유체(이하 비뉴턴 유체)로, 이 끈적끈적한 비뉴턴 유체의 늪을 자유자재로 헤엄치지 않는 이상 특정한 부위에 정확히 약물을 전달할 수 없다. 이를 해결하기 위해, 김민준 교수는 비뉴턴 유체에서도 힘차게 헤엄치는 박테리아의 능력을 모방해 박테리아 로봇(1세대 박테리아 나노로봇)을 개발한다. 그리고 여기서 더 나아가 유체 환경의 변화를 자동으로 인식해 가장 최적화된 형태로 변신하는 로봇을 개발했으니, 그것이 바로 트랜스포머 나노로봇(2세대 박테리아 나노로봇)이다. 이처럼 형태 변화 기능이 탑재됨으로써 나노로봇은 가혹한 유체 환경에서도 자유롭게 움직일 수 있게 되었고, 이는 곧 의료용 나노로봇의 상용화를 앞당기는 모멘텀이 되었다.

▲ 김민준 서던메소디스트대 기계공학과 석좌교수
▲ 김민준 서던메소디스트대 기계공학과 석좌교수

트랜스포머 나노로봇 개발 이후에도, 김민준 교수는 자신의 나노로봇을 계속해서 진화시켰다. 2세대 박테리아 나노로봇이 세포벽이라는 장애물을 뚫지 못해 버벅거리자, 박테리아 나노로봇을 3차원 나선형 구조로 회전하는 기능까지 추가 탑재한다(3세대 박테리아 나노로봇). 이처럼 1세대에서 3세대까지 진화하면서, 하드웨어 측면에서만큼은 상용화 수준까지 다다르게 된다. 다만, 복잡한 인체 내부를 온전히 제어하기 위한 소프트웨어 측면에서의 문제가 남았는데, 이를 해결하기 위해 현재 김 교수는 나노로봇에 인공지능의 딥러닝 기능을 탑재하는 연구를 진행 중이다. 나아가 좀 더 효율적인 약물전달시스템을 위해, 인공 박테리아를 다른 소재로 대체하는 연구도 계속해서 진행 중인데, 김 교수가 연구하는 차세대 나노로봇 소재란, 놀랍게도 ‘침투의 귀재’ 바이러스다. 2020년 ‘인류의 재앙’으로 급부상한 바이러스는 김민준 교수의 연구실에서 ‘인류의 구원’으로 재탄생하는 혁신의 과정을 겪는 중이다.

〈프롤로그〉에서 김 교수가 역설하듯, 나노로봇공학은 결코 혼자서는 할 수 없는 학문이다. 앞서 설명한 대로, 나노로봇은 우리가 흔히 알고 있는 로봇과 달리, 눈에 보이지 않을 만큼 작아야 할 뿐더러 인체 내부에서 자유자재로 움직여야 한다. 그렇기에 나노로봇을 만들려면 로봇공학만 다뤄선 안 된다. 의공학, 전기·컴퓨터공학, 재료공학, 수학, 화학, 물리학, 미생물학, 의학 등 다양한 학문을 두루두루 다뤄야만 한다. 그렇다면 나노로봇공학자란 레오나르도 다빈치처럼 올라운드형 천재여야만 하는 걸까? 김 교수는 ‘아니’라고 말한다. 한 명의 올라운드형 천재를 대신할 융합형 연구팀을 꾸리는, 각기 다른 학문 분야의 아이디어를 연결하는 융합적 사고가 열쇠라고 얘기한다.


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