서강대·하버드대 공동연구진

영화 ‘터미네이터’에서 아널드 슈워제네거가 연기한 로봇 ‘T800’은 금속 뼈대 위에 사람과 똑같은 형태의 인공 피부가 덮인 형태였다. 피부 속 인공 근육이 기계와 연결돼 있어 사람처럼 자연스럽게 움직이는 모습을 보인다.



한국과 미국 공동 연구진이 이렇게 생물체의 세포와 금속, 고분자 물질을 결합시켜 외부 전원이나 모터 없이도 움직일 수 있는 바이오 로봇을 세계 최초로 개발했다. 이번 기술을 활용하면 머지않아 사람과 비슷한 움직임을 보이는 로봇이나 실제 팔다리와 똑같은 형태의 의족·의수도 만들 수 있을 것으로 전망된다.이런 성과는 미국 하버드대 위스 생물공학연구소 박성진 박사와 케빈 킷 파커 교수, 서강대 화공생명공학과 최정우 교수 등이 참여한 스탠퍼드대, 서강·하버드 질병바이오물리연구센터 국제공동연구진에 의해 이뤄졌다. 연구진은 생쥐의 심장세포를 이용해 동전 크기만 한 가오리 모양의 바이오 로봇을 개발하는 데 성공하면서 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 8일자 표지논문을 장식했다.

바이오 로봇은 생물체가 갖고 있는 세포나 근육 같은 부분과 기계가 부분적으로 결합된 로봇으로, 전 세계 많은 연구자들이 개발을 시도했지만 성공하지 못했다.

연구진은 고탄성 고분자물질 위에 금으로 만든 뼈대를 붙인 뒤 생쥐의 심장세포를 배양해 근육조직을 만들어 붙여 가오리 형태의 바이오 로봇을 만들었다. 가오리 로봇은 길이 16.3㎜, 무게 10㎎으로 동전만 한 크기다.

생쥐의 심장세포는 로봇에 이식되기 전에 광유전학 기술로 빛에 따라 수축, 이완할 수 있도록 유전자를 변형했다. 광유전학은 빛과 생명과학 기술을 이용해 신경세포나 근육의 활동을 조절하는 기술이다. 근육이 이식된 로봇은 빛의 강도에 따라 실제 가오리처럼 지느러미를 팔랑거리며 초당 2.5㎜의 속도로 움직인다. 실제 가오리 이동속도의 60~65% 수준에 해당한다. 또 가오리 로봇의 양쪽 지느러미에 비추는 빛의 양을 달리해 수축·이완 운동을 개별적으로 조절할 수도 있기 때문에 방향 전환도 가능하다. 일반 로봇은 전기나 모터 같은 동력원이 있어야 하는데 가오리 로봇은 빛만으로도 자유롭게 움직일 수 있는 것이다.

박성진 박사는 “이번 연구는 광유전학 기술, 생체조직과 기계장치를 결합해 내부 동력기관 없이 자유롭게 움직이는 바이오 로봇 개발에 처음 성공한 것”이라며 “인공지능 기술과 결합시킬 경우 인간과 유사한 로봇 개발로 이어지고, 광유전학 기술을 활용한 바이오 센서 개발에도 도움을 줄 수 있을 것으로 본다”고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr