몸속에서 관절을 자유자재로 움직여 약물을 전달하거나 조직을 채취하는 초소형 '자성 로봇'이 개발돼 정밀 의료 분야의 새로운 가능성을 열었다.

중국 칭화대 연구팀은 최근 단단한 로봇의 제어 용이성과 부드러운 로봇의 유연성을 모두 갖춘 '관절형 무선 자성 액추에이터' 개발에 성공했다고 국제 학술지 '사이보그 앤 바이오닉 시스템즈'에 발표했다.

연구팀은 네오디뮴(NdFeB) 자성 미세입자를 이용해 만든 각각의 모듈을 '회전 관절'로 연결하는 방식을 고안했다. 이를 통해 외부에서 자기장을 걸어주면 로봇이 관절을 구부리거나 펴면서 다양한 동작을 수행할 수 있다.

기존의 단단한 자성 로봇은 제어는 쉽지만 기능이 단순했고, 부드러운 로봇은 기능은 다양하지만 제어가 어렵고 불안정하다는 단점이 있었다. 이번에 개발된 로봇은 관절 구조를 도입해 두 방식의 장점만을 결합한 것이다.

연구팀은 이 기술을 바탕으로 집게, 사마귀, 펠리컨 등 생물의 움직임을 모방한 4가지 시제품 로봇을 제작했다. 이 로봇들은 외부의 균일한 회전 자기장만으로 기어가기, 구르기, 물체 집기, 액체 저장 및 방출, 휘젓기 등 복합적인 임무를 수행했다.

특히 '마그네틱 클립' 로봇은 1만5000번의 반복적인 개폐 동작에도 정상 작동해 기계적 내구성을 입증했다. 또한 점액으로 덮여있고 장애물이 많은 적출된 돼지 위 내부 환경에서 목표 지점까지 성공적으로 이동해 약물을 전달하는 데 성공했다.

연구를 이끈 즈시안 첸 연구원은 "관절 구조를 통해 단일 자기장으로도 복잡하고 다양한 작업을 수행할 수 있게 됐다"며 "이는 제어의 복잡성을 획기적으로 줄인 것"이라고 설명했다.

그는 이어 "향후 실제 생체 내 환경에서 안전성, 생체 적합성 등을 검증하고 실시간 영상 기술과 결합해 실용적인 의료 기술로 발전시킬 것"이라고 밝혔다.