태재대학, 미네르바대학, 싱귤래리티대학 등은 기존 대학교육 방식에서 벗어난 독특한 커리큘럼으로 글로벌 인재 양성에 초점을 맞춘 교육기관이다. 이러한 대학들은 왜 생겨나는 것일까? 기존의 대학교육 방식으로는 급변하는 세상, 메가트렌드 영향 등에 대응할 수 없다는 판단 때문이다. 미래학자들은 급속한 기술진보로 언젠가는 기계의 지능이 인간 지능의 최고 수준을 능가하는 전환점(turning point), 즉 특이점(Singularity)을 맞이할 것이라고 주장한다. 특이점은 점점 가까워지고 있는 것인지 살펴보기로 한다. <편집자 주>

 

 

[뉴스투데이=최봉 산업경제 전문기자] 특수 부대원 ‘레이’는 정체불명의 적에게 납치되어 살해당하는데, 한 과학자가 이 군인의 몸에 수만개의 나노봇(Nanobots)을 주입해 몸의 세포들을 순식간에 재생시켜서 거의 불사조의 존재로 만든다.

 

혈액속에 주입된 수만개의 나노봇들이 군인의 몸의 일부분이 되어 세포들을 붙이고 재생시키며, 심지어 폭탄에 맞아 몸이 부서져도 군인의 몸은 나노봇들에 의해 자동재생된다.

 

2020년 5월에 개봉되었던 빈 디젤(Vin Diesel) 주연의 영화 ‘블러드샷(Bloodshot)’의 이야기다. 영화는 흥행에 성공하지는 못했지만 SF장르의 영화로 미래에 다가올 첨단 기술을 소재로 사람들의 흥미를 끌기에 충분했다.

 

 

---

• 나노봇 기술, 바이오메디칼 분야에서 활발하게 적용 

 

그런데 영화속의 블러드샷 프로젝트가 전혀 허황된 얘기가 아니다. 나노기술, 나노봇은 이미 많은 연구가 진행되고 있으며, 다양한 분야에서 응용되는 단계까지 발전했다.

 

나노기술은 특히 의학, 전자 및 재료과학 분야에서 나노입자의 고유한 특성을 활용하는 새롭고 흥미로운 응용 및 연구 진행과 함께 최근 몇 년 동안 급진전해왔다.

 

레이 커즈와일이 급격한 기술발전으로 특이점(Singularity)의 시대에 가까워지고 있고, 가장 큰 변화는 우리 인체에서 일어날 것이라고 예상했는데 실제 의학, 특히 바이오메디칼 분야에서 나노기술, 나노봇 관련 다양한 연구시도와 진전이 이루어지고 있다.

 

초소형 로봇을 언급할 때 두가지 종류를 생각할 수 있다. 마이크로 로봇은 일반적으로 밀리미터보다 작지만 마이크론만큼 크며, 크기는 1000분의 1미터에서 100만분의 1미터이다.

 

이에 비해 나노봇은 100만분의 1미터 이하 또는 머리카락 너비의 약 100분의 1에 불과한 훨씬 더 미세한 크기이다. 즉, 마이크로 로봇은 대략 박테리아 크기이고 나노봇은 바이러스 크기이다.

 

나노봇은 구성 요소가 나노 규모(100만분의 1밀리미터)인 일종의 전기 기계 장치이다. 최근 나노기술 및 재료과학의 발전으로 광범위한 바이오메디칼 응용을 위한 나노봇의 개발은 더욱 활성화되었다.

 

 

---

• 나노봇 관련 주요 이슈: 구동방식, 소형화, 재료

 

나노봇 분야에서 이슈가 되고 있는 몇가지 도전과제가 있다.

 

우선 “극소형인 나노봇은 어떻게 구동하는 것일까?”와 관련한 이슈이다. 나노봇은 일반적으로 에너지를 얻기 위해 화학적으로 구동되는 모터에 의존한다.

 

이 모터는 신체 내에서 산소나 포도당과 같은 국부적으로 공급된 연료를 변환하여 에너지를 획득함으로써 작업을 할 수 있는 추진력을 얻게 된다. 또한 자기(magnetic) 또는 초음파 기술을 기반으로 하는 외부 구동 모터에 의존하여 구동할 수 있다.

 

소형화 관련 이슈도 연구자들의 관심거리인데, 이 장치는 엄청나게 작기 때문에 움직임을 제어하는 물리학은 매우 직관적이지 않다. 따라서 연구자들은 (예를 들어 수명주기 동안 모양을 변경하여) 이러한 한계를 극복하는 ‘미생물’을 찾으려고 노력한다.

 

생물의학 연구자들이 로봇 시스템의 소형화 과정에서 직면한 가장 큰 도전 중 하나는 나노구동의 최적화이다. 최근 개발되는 나노봇은 복잡한 혈관막 또는 좁은 혈관을 통해 스스로 효율적인 추진 능력을 입증하고 있다.

 

또한, 나노봇이 혈관막, 혈관 등을 통과하면 연구자들은 이러한 장치가 조직 생체검사(biopsy) 샘플을 수집 및 제거하고, 상세한 이미지를 얻고, 미리 지정한 위치에서 활성제를 방출하고, 국소 진단을 수행할 수 있는 방법을 성공적으로 개발했다.

 

 

또하나의 중요한 이슈는 이 장치를 만드는 데 사용할 재료와 관련한 것이다. 코발트 및 일부 희토류 금속과 같은 물질은 바람직한 특성을 갖지만 인체에 유독하다.

 

자기장 기반의 나노봇이라면 자기장을 조정하여 장치를 원하는 위치로 이동하고 복잡한 혈관을 탐색해야 한다. 연구자들이 수행하는 많은 일은 놀랍게도 자율주행차를 만드는 사람들의 임무와 비슷하다. 즉, 장기 안에 있을 때도 똑같은 일을 하고 모든 혈관에 대한 로드맵을 만든 다음 경로를 탐색하는 것이다.

 

앞으로도 연구자들은 이러한 임무수행을 고려하면서 인체에 무해한 재료를 찾아내는 노력을 지속할 것이다.

 

 

 

---