대구경북과학기술원 최홍수 교수
최홍수 교수는 지난 2010년 대구경북과학기술원(이하 DGIST) 로봇공학전공에 임용돼 2014년도 3월 부교수로 조기승진했고, 2013년 11월부터 마이크로로봇 분야의 세계적인 석학 스위스 연방공대(ETH Zurich)의 브래들리 넬슨(Bradley Nelson) 교수와 함께 ‘DGIST-ETH마이크로로봇연구센터’의 공동센터장을 맡고 있다.
지난 2013년도 세계 최초로 3차원 다공성 스케폴드타입 마이크로로봇을 이용한 세포이송 가능성을 세계적 학술지 「Advanced Materials」에 표지논문으로 게재해 생물학연구정보센터(BRIC)가 선정하는 ‘한국을빛내는사람들(한빛사)’에 선정됐다.
또한 같은 해에 국내 바이오 연구 성과 Top 5's에 선정되기도 했으며, 2014년도에는 「International Society of 3M-NANO」에서 선정하는 ‘Rising Star Award’를 수상하면서 국제적으로도 주목받는 젊은 과학자로 성장하고 있다.
Q. 스마트마이크로의료로봇연구단에 대한 소개.
A. 스마트마이크로의료로봇연구단은 2015년 산업통상자원부에서 지원하는 마이크로의료로봇 시스템 개발 사업에 선정돼 ‘심근경색 중 만성완전폐색병변 치료용 마이크로의료로봇 시스템 개발’ 과제를 수행하게 됐다.
이번 연구를 통해 DGIST가 지향하는 융·복합 연구를 통해 만성완전폐색병변 치료 기술을 획기적으로 개선하고자 한다.
연구단에는 DGIST, 서울대학교, 서강대학교, 한국과학기술연구원(KIST), 한양대학교, 미국 Drexel University, 서울성모병원, 서울삼성병원, 분당서울대 병원, 디케이메디칼 시스템(주)과 (주)금룡테크 등 11개 기관이 참여하고 있다.
이번 연구단은 산업통상자원부로부터 120억 원, 대구시로부터 12억 원, 민간투자금 10억 원 등 4년 동안 약 160억 원의 예산을 지원받아 만성완전폐색병변 치료를 위한 마이크로의료로봇 시스템 연구를 진행한다.
Q. 금번에 추진되는 ‘마이크로의료로봇 시스템 개발 사업’은 어떤 사업인가.
A. 심장에 혈액 공급과 영양분을 공급하는 관상동맥의 한부분이 막혀서 혈류가 흐리지 못하는 것을 만성완전폐색병변(Chronic Total Occlusion, CTO)이라고 한다. 이렇게 혈관이 막히면 다양한 심장관련 질환이 생길 수 있어 막힌 혈관을 개통하는 시술이 현재 의료 현장에서 진행되고 있다.
우리 연구단에서는 이러한 시술의 정확성을 향상시키고 빠른 시간에 시술이 진행될 수 있도록 마이크로의료로봇 개발 및 마이크로의료로봇 제어를 위한 자기장 제어 시스템과 3차원-2차원 복합 의료영상, 최소 방사능 피폭을 위한 원격 로봇 기술 등을 개발하고자 한다.
연구단은 환자와 의사의 안전성을 높여주고 삶의 질을 향상시키며 고통을 줄일 수 있는 마이크로의료로봇 핵심 기술을 개발하는 것을 큰 목표로 삼고 있다.
Q. 이번 사업에 선정될 수 있었던 요인은 무엇인가.
A. 가장 큰 요인은 그동안 성실하게 기술을 개발해 온 최고의 연구자로 구성된 연구단이었기 때문이라고 생각한다.
세계 최초로 스케폴드 마이크로로봇이라는 새로운 개념을 발표한 본인 외에도 DGIST 로봇공학전공 겸임교수이기도 한 스위스 연방공대의 브래들리 넬슨 교수는 누구나 인정하는 마이크로로봇 분야의 세계적 석학이다. 또한 DGIST 홍재성 교수는 국제적으로 경쟁력을 갖춘 의료영상 및 수술 내비게이션 전문가이며, 재미 한인과학자인 김민준 교수도 세계적으로 주목받고 있는 마이크로로봇 전문가다.
모든 기관의 연구책임자를 다 소개하기는 어렵지만 참여하는 모든 연구책임자가 관련 분야에서 국내외적으로 인정받고 있는 우수한 연구자들이다.
더불어 참여기업은 이번 사업을 위한 특화 기술을 보유하고 있어 각 분야의 전문가들이 모인 뛰어난 연구단이 구성됐다. 이러한 국내외, 산·학·연·병(산업계, 학교, 연구원, 병원)이 연계된 우수한 연구 네트워크 구축을 통해 연구단은 기획 단계에서부터 사업화를 고려해 연구 계획을 수립했으며, 선정평가에서 연구를 성실하고 성공적으로 수행할 수 있는 가능성을 보여드린 것이 가장 중요한 선정 요인인 것으로 판단된다.
Q. 이번 사업을 통해 개발하고자 하는 바는 무엇인가.
A. 최근에는 시술자의 숙련된 기술과 전용기구의 개발로 시술성공률이 나날이 증가하고 있는 상황이지만 일반적으로 만성완전폐색병변의 시술성공률은 60~70%로 알려져 있다.
이번에 추진되는 사업에서는 스마트 마이크로의료로봇 개발을 통해 복잡한 몸속 혈관에서 5자유도 이상의 운동을 구현하며, 만성완전폐색병변의 시술 성공률을 80% 이상으로 향상시킬 수 있는 마이크로의료로봇 시스템을 개발하려고 한다.
이를 위해 마이크로의료로봇, 마이크로의료로봇 정밀 제어를 위한 자기장 제어 시스템 및 의료영상 시스템, 수술 내비게이션 기술, 마스터-슬레이브 기술, 동물 모델 개발 및 동물실험 등의 연구를 진행할 계획이다.
Q. 마이크로의료로봇의 시장성에 대해 어떻게 생각하는지.
A. 현재 국내외적으로 의료시장 확대, 의료기기 기술의 고도화, 고령화 및 건강에 대한 관심 증가로 거의 모든 질환의 진단 및 수술 과정에서 환자의 고통을 줄이고 회복시간을 단축하기 위한 새로운 의료기술 개발에 관심이 집중돼 있다. 이를 위해서는 최소침습 기술이 핵심이며 이는 마이크로의료로봇을 통해 달성할 수 있는 가능성이 높다.
지금까지 다빈치 수술로봇이 의료로봇 시장의 핵심으로 부상했지만, 현재 국내에서 개발 중인 다양한 수술로봇 및 재활로봇이 조만간 사업화가 될 것으로 기대를 모으고 있다. 이러한 의료로봇 다음으로 마이크로의료로봇 관련 사업이 전 세계적으로 관심을 받고 있으며 현재는 도입기에 이른 상황이다.
아직까지 마이크로의료로봇 분야에서는 다빈치와 같은 절대 강자가 없는 상황이기에 선도적인 연구개발 및 사업화를 통한 세계적 수월성 확보가 가능할 것으로 판단되고, 이번 과제와 같이 정부의 지원을 통해 원천기술을 확보하고 세계적 경쟁력을 갖춘다면 마이크로의료로봇의 사업화를 이끌 수 있을 것으로 전망된다. 연구가 성공적으로 수행된다면 우선적으로 심장관련 분야 및 혈관질환 관련 분야에 적용이 가능할 것이며, 관련 기술을 통해 다양한 응용분야를 개발하면 의료시장의 패러다임을 전환시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다.
Q. 마이크로의료로봇과 관련해 국내외 동향은.
A. 현재 마이크로의료로봇 분야는 태동기 또는 도입기로서 아직 가야할 길이 많지만 새로운 시장창출형 분야이기 때문에 국내외 다양한 연구기관 및 기업에서 경쟁적으로 연구가 진행되고 있다. 지금까지 마이크로의료로봇 연구 분야에서는 주로 단순한 로봇의 위치 제어에 중점을 두고 연구가 수행되고 있으나, 앞으로 마이크로의료로봇의 재료적인 이슈, 독성 이슈 등을 해결하고 하나의 마이크로의료로봇이 복합적인 기능을 구현할 수 있는 스마트 마이크로의료로봇이 개발될 것으로 전망된다.
단기적으로 마이크로의료로봇 연구는 동물 실험을 통하여 의공학 응용의 가능성을 확인하고, 중장기적으로 사체실험 및 임상시험을 통한 의료응용 가능성의 확인 및 사업화 준비가 필요할 것이다.
Q. 향후 장·단기적인 목표.
A. 본 연구단은 자기장 제어시스템을 포함한 마이크로의료로봇 기술, 마이크로의료로봇에 특화된 의료영상 및 수술 내비게이션, 시스템 통합 및 동물실험을 진행할 예정이다.
앞으로 4년 동안 연구단은 각 분야의 핵심기술을 개발하며 마이크로의료로봇 시스템을 이용한 만성완전폐색병변의 치료기술을 개발하고, 동물 실험을 통해 이를 검증할 계획이며, 또한 국내외적으로 마이크로의료로봇의 표준화를 주도해 우리나라가 마이크로의료로봇의 연구 및 사업화의 중심이 될 수 있기를 바란다. 연구단의 중장기 목표는 이번 사업에서 개발된 핵심기술을 바탕으로 임상시험을 실시하고, 마이크로의료로봇 시스템을 이용해 만성완전폐색병변 치료 성공률을 개선하며, 사업화를 준비하는 것이다. 동시에 관련 기술을 바탕으로 마이크로의료로봇 시스템의 다양한 응용분야를 개발함으로써 새로운 임상적용 분야를 확보해 진단 및 치료기술에 새로운 패러다임을 제시하고자 한다.
대구경북과학기술원 www.dgist.ac.kr
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