"로봇이 벌써 이런 수준까지?"(Medical Robotics)
[노컷뉴스 2005.11.09 08:49:18]
2020년 미래 수술실. 정형외과 수술이 한창 진행중이며 수술대 주변에는 의료용 로봇이 의사, 간호사와 함께 수술에 임하고 있다.
로봇은 이미 수술이 진행되기 전 수술 정보와 담당 의사의 모든 정보를 입력받은 상태여서 의사의 눈치도 안보고 척척 다음 단계를 진행해 낸다.
대덕發 '로봇'이 의료혁명 불러올까?정밀도가 높고, 반복 작업에 능한 의료용 로봇들이 의료 현장에서 직접 의사의 어려움을 담당하기 시작했다.
대덕R&D특구는 활발히 진행 중인 의료용 로봇(Medical Robot) 연구의 중심에 서 있다. 특히 KAIST(한국과학기술원)를 중심으로 한국한의학연구원 등 연구기관에서 연구가 활발하다.
KAIST에서는 고관절 수술 때 수출 위치를 빠르고 정확하게 안내해 주는 로봇을 개발한 상태며, 복강 내부영상을 보여주는 위 복강경 수술용 보조로봇과 미세 수술용 원격제어 로봇을 개발 중이다.
의사 대신 수술하는 '의료용 로봇'...KAIST 인간-로봇 상호작용 핵심연구센터KAIST에는 의료용 로봇을 연구하는 로봇박사가 많다. 기계공학과 권동수 교수를 비롯해 이정주 교수, 윤용산 교수가 대표적인 인물이다.
이들은 각각 연구팀을 구성하고 '최소침습수술(복강경 수술)'과 '정형외과수술(고관절 전치환 수술)'에 대한 의료용 로봇 원용 수술 시스템을 연구하고 있다.
현재 이 연구팀들이 개발 중인 고관절 수술용 로봇(Arthrobot)은 사체뼈를 이용한 실험에서 상용 로봇에 버금가는 연구 결과 수준을 보이고 있다.
특히 복강경 수술 로봇의 개발 수준은 의사의 목소리를 인식해 움직이는 수준까지 이르고 있다.
권동수 교수는 "개발 중인 복강용 로봇은 음성인식이 가능한 로봇으로 의사의 명령에 따라 로봇 팔을 이동해 수술을 보조하는 단계까지 개발했다"고 밝혔다.
관절수술 로봇을 이용한 수술은 손상된 무릎이나 엉덩이 관절을 인공관절로 대체시킬 때 로봇이 기존의 망치를 대신해 수술의 정확도와 완성도를 높일 수 있다.
기존에는 수작업에 의한 수술로 인해 원하는 위치에 인공관절을 삽입하기 어려울 뿐 아니라 수술 후 뼈와 인공관절의 표면 접합도가 높지 않아 부작용이 빈번했다.
하지만 고관절 수술로봇은 사람의 손으로 하는 기존의 인공관절 치환 수술에 비해 여러 가지 장점이 있다.
기존 수술은 손상된 관절 대신 인공관절을 갈아 끼우는 자리를 손으로 다듬기 때문에 시술자의 숙련도에 따라 오차가 커서 실패율이 15∼20%에 이른다.
실제 관절 크기보다 작은 인공관절을 삽입할 경우 헐거워질 수 있고, 반대로 너무 큰 것을 넣으면 골절 위험성이 높아지기 때문이다.
또, 삽입 위치를 잘못 계산했을 때는 인공관절이 제자리를 못 잡아 이탈할 수 있고 쿠션 역할을 하는 연골을 손상시킬 수도 있다.
그러나 이 로봇을 이용한 인공관절 치환수술은 게이지를 이용한 정합법으로 작고 간단한 시스템이 가능하다.
0.1㎜이내의 오차로 뼈를 정밀하게 절삭, 체중이 실리는 부위에 인공관절을 안착시킬 수 있다는 것이 장점이다.
특히 기존의 의료용 로봇에서 요구된 CT나 모델링 등의 추가적인 작업이 불필요하다. 이에 따라 기존 수술의 경우 약 6~7일 걸리던 회복 기간이 24시간 안쪽으로 짧아지게 된다.
이 장치를 이용하면 로봇 팔과 흉강경(내시경)을 활용하기 때문에 15㎝ 가량 절개해야 했던 기존 수술법과는 달리 연필 굵기의 구멍만 있어도 수술이 가능하다.
이에 따라 지금까지 2주 정도 입원해야 했던 기존 심장수술의 요양기간도 3∼4일로 줄게 된다.
권 교수는 "로봇을 이용한 수술은 기존 수술법에 비해 최소 부위만 절개하고도 좀더 정확하게 수술할 수가 있다"며 "의사의 제어부담을 최소화하고 외부 움직임에 대한 간섭을 줄임으로 집중도를 더욱 높일 수 있다"고 설명했다.
연구팀은 의료용 로봇이 적은 수의 인력과 원격 수술로 기존의 비용을 10분의 1 수준으로 절감할 수 있을 것으로 예상했다.
한의사처럼 진맥하는 로봇...'한국한의학연구원'[IMG2]얼마전 대덕R&D특구에서는 한의사처럼 환자의 맥을 진단하는 '진맥 로봇'이 세계 최초로 개발됐다. 한국한의학연구원 김종열 부장은 맥진시스템에 다채널 센서와 압저항 센서를 도입해 3차원 맥상으로 확장시켜 개발한 '지능형 맥진 로봇'을 선보였다.
이 로봇은 한의사가 진맥하는 방식과 유사하게 손목에 압력을 가해 변화하는 맥을 검출하는 다채널 센서 방식을 도입했다.
진맥로봇은 스스로 약하게 누르고 세계 누르기를 반복함으로써 맥압의 부침(浮沈, 뜨고 가라앉는 정도) 측정이 가능해 보다 직접적이고 정밀한 맥파 측정을 할 수 있다.
특히 이 지능형 맥진 로봇은 5개의 센서가 십자형으로 박혀있어 한 개의 센서로는 측정할 수 없었던 맥폭, 맥장 등의 정보측정도 가능하다.
현재 이 로봇은 의료기기 전문업체 대요메디(대표 강희정)과 함께 기본 재현성 테스트와 성능테스트, 임상을 마치고 본격적인 임상시험에 돌입한 상태다.
하지만 의료용 로봇분야는 뚜렷한 시장이 없기 때문에 대덕에서 상업화에 성공한 벤처기업은 아직 없는 실정이다.
원자로를 자유롭게 넘나드는 '원자력 로봇'로봇이 해를 거듭하면서 산업, 의료, 복지 등 우리 생활에 깊숙하게 들어왔다.
특히 정부는 산업용 로봇을 고부가가치 산업으로 인식하고 국가차원에서 집중 육성하고 있다.
현재 자동차, 반도체, 디스플레이 산업용 로봇은 주요 메이저급 업체를 중심으로 큰 시장을 형성하며 매울 치열하게 움직이고 있지만 원자력과 같은 특수 분야에서 대덕이 단연 독보적이다.
한국원자력연구소 원자력로봇랩(실장 김승호)은 사람 대신 원자력발전소의 장비를 점검하는 로봇을 중점적으로 개발하고 있다.
지난 1988년 설립된 원자력로봇랩은 원자력시설의 주요기기에 접근해서 육안검사와 경량 보수작업이 가능한 이동로봇(KAEROT)을 시작으로 각종 원자로 내부검사 로봇, 원자력발전소 살수탱크 내부 검사로봇 등을 개발했다.
최근에는 세계 최초로 중수로 압력관 전면부를 원격으로 점검할 수 있는 '칼란드리아 감시 점검 로봇'을 선보이는 등 원자력로봇 분야에서 두각을 나타내고 있다.
원자력 로봇기술은 타 분야에도 활용이 가능하다. 환자의 재활훈련을 돕는 의료복지로봇인 '훈련사 로봇'과 상하수도관을 검사하는 로봇 등이 대표적이다.
앞으로 원자력 중장기 과제 중 하나인 내방사선 로봇, 지능형 로봇, 화재진압과 인명구조용 로봇 등 특수분야 로봇 개발에 주력할 방침이다.
대덕의 산업·의료 로봇의 2대 선두기업...하이로보텍·아이쓰리시스템산업화를 담당할 벤처기업 역시 선전을 거듭하고 있다.
특구 벤처기업인 하이로보텍은 산업용 직교좌표 로봇 개발에 주력하고 있다. 지난해에는 자기부상 방식을 응용한, 0.001mm 단위의 정밀작업이 가능한 모델인 '리니어 서보'를 개발 출시하는 등 높은 기술력을 자랑하고 있다.
또, 아이쓰리시스템은 지난 1998년 정밀 센서 전문 기업으로 출발했다. 최근 KIST의 마이크로 지능형 사업단의 지원으로 먹기만 하면 위장질환을 검진할 수 있는 캡슐형 내시경 로봇을 개발해 주목 받고 있다. 이 밖에 각종 적외선 센서와 시뮬레이터 등을 개발, 타 로봇 산업의 지원 역할도 톡톡히 수행 중이다.
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