KIST AI·로봇연구소 부스

실시간 광-진단·치료 핸드헬드 미세 수술 로봇 시스템기술 개발에 참여한 연구원(양성욱 책임연구원(중앙)·이혜성 인턴연구원(왼쪽)·이정원 박사과정(오른쪽))

국내 최대 로봇 전시회인 2023로보월드가 내년을 기약하며 성황리에 막을 내렸다. 지난 10월 11일부터 나흘간의 일정으로 고양 킨텍스에서 개최된 본 전시회에는 13개국 241개의 기업과 연구소가 참가했으며, 3만8천127 명의 참관객이 전시를 관람했다.

그중 한국과학기술연구원(이하 KIST) AI·로봇연구소는 ‘상상과 현실을 잇다’를 주제로 지능로봇, 로봇-인간-환경 상호작용 기술 의료 로봇, 디지털 의료 솔루션 연구 성과 10건을 대중에게 공개했다.

사람-디지털 휴먼-휴머노이드를 융합한 메타 휴머노이드, 촉각 지능 로봇핸드 KISTAR-Hand, 협업형 로봇틱 시스템 콜래봇, 청음 지능을 가진 드럼연주 휴머노이드 등과 함께 초고령화 사회에 대응하는 기술도 소개됐다. 의료용 로봇으로는 연조직 미세 조작을 위한 초미세 수술로봇 플랫폼, 실시간광진단치료핸드헬드미세수술로봇 시스템, 최소침습 척추 수술 로봇이 전시되었으며, 실내 LAST Mile Delivery 방역로봇, 격리치료시설 보조 로봇시스템, 웨어러블 일상보행 보조 로봇 MoonWalk 등도 초고령화 사회에서 의료현장과 일상을 넘나들며 우리의 생활을 편리하게 해줄 기술이 전시됐다.

특히, 펜 형태의 광-진단 미세수술 로봇시스템은 난치성 종양을 실시간으로 진단하고 치료하는 기술 시연으로 눈길을 끌었다. 이 기술은 원격조작(teleoperation) 방식의 기존 수술 로봇과 달리, 의사가 로봇을 직접 손에 들고 조작하는 방식으로 펜 안에 집적된 초소형 로봇이 미세 손 떨림을 제거하고 수술 도구를 정밀하게 조작할 수 있게 도와준다. 또한 이 로봇에 탑재된 현미경을 이용하여 종양의 경계를 보다 정확하게 진단할 수 있으며, 실시간 광-제어 기술을 이용하여 진단과 동시에 병변 부위에만 패턴화된 빛을 선택적으로 조사함으로써 종양의 고속 광-치료가 가능하다.

6 자유도 핸드헬드 미세 수술로봇

시연 테이블 위에는 만 원짜리 지폐가 있었다. 펜 모양의 핸드헬드 로봇으로 지폐에 낙서를 하듯 스캔하자 대형화면에는 지폐에 그려진 세종대왕 얼굴 패턴만 정교하게 나타났다. 로봇에는 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping, 동시 위치추정 및 지도작성)기술이 적용되어 간단히 손에 쥐고 스캔하는 것만으로도 병변의 지도를 만들 수 있었다. 또한 로봇의 지나간 위치를 병변지도 상에 정확히 기억하고 있어 패턴화된 레이저 빔으로 실시간 치료를 수행하는 과정에서 얼마만큼의 빛이 전달되었는지를 한눈에 볼 수 있었다.

지능로봇연구단 양성욱 책임연구원은 “핸드헬드 미세수술로봇은 외과, 안과 등 미세 수술 현장에 적합하게 설계되었으며, 특히 로봇, 광학, 나노기술이 접목된 수술 로봇은 기존 난치성 종양의 치료의 한계를 극복할 수 있는 광-테라그노시스 기반 신개념 의료기기가 될 수 있을 것이다.”라고 말했다.

또한 “본 기술은 외과수술뿐만 아니라 의사의 눈과 손 기술에 의존하고 있는 미용 의료 분야에 광범위하게 활용할 수 있다. 예를 들어 현재 피부과 시술은 의사가 직접 병변 위치를 육안으로 판단하며 레이저를 조사하기 때문에 시술자의 영향을 많이 받는다. 하지만 이 시스템을 적용하면 시술자의 역량과 상관없이 세밀하게 치료할 수 있으며 속도 또한 사람이 직접 판단해서 시술하는 것 대비 훨씬 빠르다.”라고 했다.

자율주행에서 빼놓을 수 없는 SLAM 기술이 의료 수술로봇에 접목되어 종양 치료, 미용 의료기기 등 다양한 분야에 활용 가능하다고 하니 더욱 설명이 귀에 쏙 들어왔다. 더 심화하여 광섬유 번들 내시경을 이용한 형광 이미징 및 병변 검출 과정, 병변 영역에만 미세 패턴 치료 광을 선택적으로 조사하는 제어 시스템을 둘러보고 실시간 광-진단·치료 시스템의 실체를 이해했다. 빛을 활용해 실시간으로 병변만 선별해 주는 광학 기술과 치료를 동시에 가능케 해주는 진단 치료시스템이 의사들의 어시스턴스 로봇으로 상용화 된다면 우리 모두에게 편리하고 안전한 삶을 영위하게 만들고 미래를 가치 있게 해주는 기술로 거듭날 것이다.

실시간 광-진단 및 치료시스템

본 기술은 과학기술정보통신부가 지원하고 KIST 주관, 서울대학교, 삼성서울병원 참여로 수행한 바이오·의료기술개발사업의 성과이다. 의료 기기 회사들의 깊은 관심 속에 기술이전이 되어 수술용 어시스턴스 로봇으로 의료현장에서 활용되길 바라는 바이다.

기술 관련문의: AI·로봇연구소 지능로봇연구단 양성욱책임연구원 swyang@kist.re.kr

기사제공 ㈜ 서보스타