수술 로봇의 핵심은 '손끝'…1mm 오차도 허용 않는 연구실

수술 로봇의 성능은 팔의 움직임 범위보다 마지막 몇 밀리미터(mm)를 얼마나 정밀하게 제어하느냐에 달려 있다. 미세한 움직임의 차이가 환자의 안전과 직결되기 때문이다. 산업통상부가 전한 DGIST(대구경북과학기술원) SURG Lab(써지 랩) 연구진의 연구 과정에는 1mm 미만의 오차도 허용하지 않는 극한의 정밀함을 구현하기 위한 도전이 담겨 있다.

'엔드 이펙터'의 정밀함이 수술의 안전 결정한다

SURG Lab 연구진이 집중하는 핵심 기술은 로봇 팔의 끝단인 '엔드 이펙터(End Effector)'다. 연구진은 로봇이 스스로 상황을 판단하고 동작을 수행할 수 있도록 AI를 활용한 정밀 조작(Precision Manipulation) 기술을 연구한다. 단순히 팔을 움직이는 것을 넘어, 수백 마이크로미터(μm) 단위의 미세한 조작을 목표로 한다.

연구 과정은 설계부터 제작, 검증까지 유기적으로 연결된다. 연구진은 화면 속 수치로 계산된 값이 실제 현실에서도 작동하는지 확인하기 위해 연구실 내 3D 프린터를 활용한다. 직접 설계한 부품을 출력하고 즉시 테스트하며 오차를 줄여나가는 방식이다. 특히 수술 로봇의 '눈' 역할을 하는 카메라의 정확도 역시 핵심 요소다. 카메라는 위치를 계산하고 로봇이 수술 도구를 정확히 움직일 수 있도록 돕는다.

연구진은 의사들이 수행하는 수술 동작을 데이터화하여 로봇이 학습할 수 있도록 변환하는 작업도 병행한다. 이는 수술 자동화를 위한 기초 단계로, 의사의 움직임을 로봇이 더 효과적으로 사용할 수 있는 데이터로 가공하는 과정이다.

수술용 바늘 잡는 기술, 1mm 미만의 승부

현재 연구실에서 진행 중인 주요 프로젝트 중 하나는 수술용 바늘을 다루는 기술이다. 겉보기에는 단순하게 블록을 집어 옮기는 동작처럼 보일 수 있지만, 실제 수술 환경에서는 조직을 잡고 들어 올리는 동작을 시뮬레이션하는 고난도 작업이다. 바늘을 잡거나 실을 꿰는 동작은 1mm 미만의 오차조차 허용되지 않는 정밀한 영역이다.

이러한 높은 정밀도 덕분에 연구진은 최근 진행된 자동 왕복 운동 관련 경진대회에서 1위를 차지하기도 했다. 일반 산업 현장이나 일상생활보다 훨씬 높은 수준의 로봇 움직임 표준을 연구해 온 결과다. 수상한 로봇 'RBY1'은 현재 수술용 도구와 카메라를 장착하고 새로운 움직임을 학습하며 휴머노이드 수술 과제를 위한 실험을 이어가고 있다.

"인간이 못 하는 영역 개척하는 것이 혁신"

연구진의 일상은 반복되는 실험과 데이터 검증의 연속이다. 오전 9시에 출근해 밤 10시까지 연구에 매진하는 생활이 일상적이다. 이들이 이토록 미세한 움직임에 집착하는 이유는 기술의 지향점이 '인간'에 있기 때문이다. 연구진은 로봇이 단순히 인간의 일을 대신하는 것을 넘어, 인간이 할 수 없는 영역을 수행할 때 진정한 혁신이 일어난다고 믿는다.

한 연구원은 "인간의 생명을 구하는 데 도움이 되는 방식을 구현할 수 있다면 매우 의미 있는 일이 될 것"이라며 수술 로봇 분야를 선택한 이유를 밝혔다. 또 다른 연구원은 인간과 유사한 정밀도를 가진 로봇 기술을 통해 인간이 수행하기 어렵거나 불가능한 과업을 완수하는 것이 목표라고 말했다. 로봇의 손끝을 정밀하게 만드는 과정은 결국 인간의 손이 가진 능력을 깊이 들여다보고, 로봇이 인간을 어떻게 보조하고 보완할지를 고민하는 과정과 맞닿아 있다.

출처: 산업통상부 유튜브 「🦾1mm보다 정밀하게, 수술 로봇의 손끝을 만드는 청년들📍DGIST SURG Lab (디지스트 써지 랩)」