알아보기 힘들 정도로 작은데, 어떻게 만들어지는지 궁금하다고? 다양한 방법이 있지! 도구를 이용하기도 하고, 아주 작은 엔진을 눈덩이처럼 불리기도 한다고!

▲GIB

▲DGIST

2020년 대구경북과학기술원(DGIST) 연구팀이 레이저를 이용해 만든 바늘형 마이크로봇의 상상 그림. 몸속에서 원하는 부위에 약물이나 다른 세포를 전달한다.

틀에 찍고, 레이저로 깎고, 코팅한다

전통적인 형태와 크기의 로봇은 사람이 직접 구조를 설계하고 부품들을 조립해요. 크기가 수 mm인 로봇은 3D 프린팅으로 만들기도 하죠. 하지만 로봇의 크기가 머리카락 굵기보다 작아지면 사람 손으로 조립하는 방식을 쓰기는 어려워요. 또 이처럼 작은 로봇에는 일반적인 로봇처럼 복잡한 부품이 필요 없는 경우도 많아요. 그래서 연구자들은 자성 입자와 몰드, 레이저를 활용합니다.

자성 입자는 철, 코발트 등 자석에 반응하는 물질로 이루어져 아주 작은 자석처럼 움직이는 입자예요. 초소형 로봇을 만들 때는 일반 로봇처럼 배터리, 센서, 칩을 모두 몸체 안에 넣는 대신, 자성 입자만 넣고 외부에서 자기장●을 걸어 로봇의 행동과 이동을 조절해요. 몰드는 마치 붕어빵을 만드는 틀과 같은 역할을 합니다. 볼드에 액체 상태의 고분자 재료, 미세 자성 입자를 부어 굳히면, 똑같은 모양의 초소형 로봇이 한 번에 수백 개씩 만들어지죠. 레이저를 이용하는 방식은 3D 프린팅과 비슷하지만, 훨씬 더 미세해요. 0.1~1µm 크기의 매우 정밀한 레이저를 고분자 덩어리에 점점이 쏘아 굳혀서 원하는 모양만 남기죠. 이 방식으로는 바늘처럼 가느다란 로봇이나, 갈고리처럼 복잡한 형태의 로봇도 만들 수 있어요.

하지만 마이크로봇보다 1000배 이상 작은 나노봇은 이러한 방식들로도 만들기 어렵습니다. 그래서 미세 자성 입자에 필요한 재료들을 덧입히는 방식을 써요. 2024년 2월, 기초과학연구원(IBS) 연구팀은 200nm 크기의 나노봇을 개발했어요. 1~10nm 크기의 입자에 DNA 코팅, 보호용 소재 등을 겹겹이 씌워 동그랗게 만들었죠. 몸속에서 특정 질병이나 유전자를 만나면, DNA 코팅이 퍼즐 조각처럼 서로 결합해 로봇을 움직이게 해요. 우리 몸에서 가장 작은 세포인 적혈구보다도 50배나 작지만, 질병을 감시하고 치료를 돕는답니다.