소니, 최신 현미경 수술 시연에서 로봇을 활용한 외과적 정밀성 선보여

최근 소니는 현미경 수술을 지원하도록 설계된 로봇 프로토타입을 공개했습니다. 아직 개발 단계에 있지만, 이는 정밀 수술을 혁신할 잠재력을 가진 큰 성과입니다.

이 로봇은 몇 주 전인 2024년 전기전자공학자협회(IEEE) 국제 로봇 및 자동화 회의에서 처음 공개되었습니다.

그 후, 동일한 로봇에 대한 동영상이 유튜브에 공개되었습니다. 소니 그룹이 업로드한 비디오 제목 ‘Microsurgery Assistance Robot Stitching a Corn Kernel’은 작은 바늘로 옥수수 알을 봉합하는 현미경 수술 지원 로봇 프로토타입의 정확성을 보여주었습니다. 이 최초의 로봇은 이미 동물 수술에서 성공적으로 테스트되었습니다.

소니에 따르면, 이번 새로운 개발은 고급 수술을 시술자와 환자 모두에게 더 쉽게 접근할 수 있도록 하려는 회사의 약속에서 비롯되었습니다. 이 이니셔티브는 수술 지원 로봇 기술의 연구·개발에 있어 중요한 진전을 의미합니다.

현미경 수술은 종종 1밀리미터보다 작은 극히 작은 부위에서 작업하는 것을 의미합니다. 이러한 시술은 높은 숙련도를 요구하며 현미경을 통해 수행되고, 일반적으로 제한된 수의 의사와 시설에서만 가능합니다.

현미경 수술 지원 로봇은 원격으로 작동하며 정맥, 신경, 조직과 같이 매우 작고 섬세한 신체 부위를 수술하는 데 외과의를 도와줍니다. 이는 외과의가 인간 손만으로 가능한 것보다 최대 10배 작은 규모로 작업을 수행할 수 있게 합니다.

옥수수 알 수술 동영상은 외과의가 작은 알을 절개한 뒤, 원격으로 로봇 팔을 제어하는 장비의 펜을 사용해 정밀하게 다시 조립하는 모습을 보여줍니다.

소니의 로봇 시스템은 외과의가 조작하는 테이블탑 콘솔과 환자에게 시술을 수행하는 로봇으로 구성됩니다. 프로토타입 로봇은 인간 손가락의 섬세한 움직임을 재현할 수 있는 작고 가벼우며 고감도 제어 장치를 갖추고 있습니다. 로봇은 콘솔에서 외과의가 손으로 하는 모든 움직임을 그대로 복제합니다.

또한 로봇이 10초 미만의 짧은 시간에 간단한 명령만으로 도구를 자동으로 교체할 수 있는 소형 자동 기구 교환 장치도 포함되어 있습니다. 이 기능은 보다 안정적이고 빠른 교체를 가능하게 하여 수술 중 지연과 중단을 감소시킵니다. 또한 외과의가 고도로 정교한 손과 손가락 협응 능력을 갖출 필요성을 없애줍니다.

이 로봇은 소니 반도체 솔루션즈 코퍼레이션이 개발한 1.3형 4K OLED 마이크로디스플레이를 탑재하고 있습니다. 이 디스플레이는 목표 부위의 고화질(HD) 영상을 제공하며, 조작자가 수술 기구의 움직임을 정밀하게 모니터링할 수 있게 합니다. 4K 화질의 3D 카메라는 실시간으로 영상을 외과의 테이블에 부착된 VR 헤드셋으로 전송합니다.

현미경 수술은 미세 혈관에 바늘을 삽입하는 등 매우 정밀한 움직임과 실을 당기는 등 비교적 큰 움직임을 모두 요구합니다. 따라서 소니는 현미경 수술 지원 로봇을 설계할 때, 극히 작은 동작을 단순화할 뿐만 아니라 외과의가 접근 방식을 바꾸지 않아도 큰 동작을 원활히 수행하도록 했습니다.

따라서 기존 수술 기구와 유사하게 손끝으로 조작할 수 있는 제어 장치와 동작 스케일링 기법을 활용함으로써, 소니는 로봇이 안정된 자세에서 매우 정밀한 시술을 수행하도록 만들었습니다.

부드럽고 급격한 움직임이 없도록, 회사는 로봇 팔에 저마찰 관절을 사용했으며, 이는 인간의 어깨와 팔꿈치에 해당하는 관절부터 기구 끝부분의 초소형 손목 관절까지 포함합니다. 또한 로봇 움직임의 반응성은 저지연을 중시한 전기 제어 시스템과 경량화 기계 시스템을 통해 향상되었습니다.

의료 분야에서 의사를 돕는 로봇은 이미 존재하지만, 아직 완전 자율 단계에 이르지는 못했습니다. 현재 이러한 로봇은 외과의가 손 움직임을 줄이고 시야를 확대하도록 돕고 있습니다. 그러나 이는 수술 분야에 새로운 가능성을 열어줍니다.

일본에 본사를 둔 소니에 따르면, 이 프로토타입은 인구 고령화와 노동력 감소로 인해 의료 종사자들의 업무 부담이 증가하는 현재의 과제를 극복하기 위해 만들어졌습니다.

“고도의 숙련도가 요구되는 수술 분야에서 정밀 작업을 지원하는 수술 로봇의 사용은 외과의의 업무 부담을 줄이고 첨단 의료 서비스의 보급을 촉진할 것으로 기대됩니다.”

– Sony

소니 현미경 수술 지원 로봇의 잠재적 적용 분야

소니의 로봇 프로토타입은 일본 아이치 의과대학 외과의들이 테스트했습니다. 2월에 이들은 프로토타입을 사용해 동물 혈관을 연결했으며, 이는 수술 보조 로봇을 활용한 초현미경 수술에서 세계 최초로 혈관 문합에 성공한 사례가 되었습니다.

연구에서는 로봇이 초보 현미경 외과의의 기술 향상에 얼마나 기여할 수 있는지를 평가했으며, 아이치 의과대학 해부학과의 나이토 무네카즈 교수는 프로토타입이 “경험이 부족한 의사의 움직임을 탁월하게 제어한다”고 밝혔습니다. 이는 소니의 수술 지원 로봇 기술이 숙련된 전문가와 같은 정교하고 섬세한 작업을 수행할 수 있게 함을 의미합니다. 그는 덧붙였습니다:

“수술 지원 로봇 기술이 인간 의사의 확장된 역량을 통해 첨단 의료 실천이 가능한 미래를 가져오길 바랍니다.”

하지만 이 로봇은 아직 판매되지 않습니다. 소니는 이 로봇을 활용해 현미경 수술의 효율성과 정확성을 향상시키길 기대하고 있습니다. 컴팩트한 디자인과 제어 콘솔 덕분에 재난 현장을 포함한 다양한 환경에서 사용할 수 있습니다. 현미경 수술 지원 로봇은 전 세계 보건 시스템이 직면한 인력 부족 시기에 가치 있는 도구가 될 수도 있습니다.

소니의 보도 자료에 따르면, 히사코 하라 박사와 마코토 미하라 박사는 로봇을 테스트하면서 프로토타입에 큰 인상을 받았다고 전했습니다. 그들은 로봇이 자체 움직임과 자연스럽고 조화롭게 작동한다는 점을 강조했습니다.

이 기술 대기업은 향후 의료 기관 및 대학 의학부와 협력해 기술을 더욱 정교화하고 효능을 검증할 계획입니다.

보시다시피 소니는 로봇 분야에 매진하고 있습니다. 게임, 음악, 영화, 전자 제품, 영상 솔루션, 금융 등 다양한 사업에 종사하는 글로벌 기업이 로봇 기술을 꾸준히 탐구하고 있습니다.

소니의 로봇 관련 연구개발 활동은 인간과 협업하는 로봇을 만드는 데 초점을 맞추고 있습니다. 이 분야에서 회사는 인식 처리와 행동 계획을 지원하는 프레임워크를 개발하고 있으며, 고급 지능 처리용 아키텍처를 가설화하고 있습니다.

로봇의 전신 협동 움직임을 제어하기 위해, 소니는 고유한 일반화 역동역학(GID) 절차를 활용합니다. 이 절차는 신체의 특정 부위를 다양한 방식으로 움직이고 원하는 대로 강성을 조절할 수 있게 합니다.

소니의 로봇 노력은 힘 제어 액추에이터도 포함합니다. 가상 액추에이터(VA)는 회사의 특허 기술로 계산된 관절 힘을 이용해 최첨단 안정성을 제공합니다. 또한 다중 접촉 안정성 제어를 통해 지면이 고르지 않아도 다리 로봇이 안정적으로 보행할 수 있게 합니다.

다양한 분야에서 이 거대 기업이 이룬 모든 진전에도 불구하고, 회사 주가는 연초 대비 15.21% 하락했습니다. 현재 소니 그룹 주식(SONY: NYSE)은 $80.29에 거래되고 있으며, 시가총액은 1,002억 달러입니다. CNBC 데이터에 따르면 소니의 EPS(TTM)는 5.20, P/E(TTM)는 15.45, ROE(TTM)는 13.68이며, 배당 수익률은 0.69%입니다.

기업 재무와 관련해, 2024년 3월까지 3개월 동안 소니는 매출이 전년 대비 13% 증가한 3.481조 엔(220억 달러 이상)을 기록했습니다. 동시에 순이익은 전년 대비 34% 상승한 1890억 엔(약 12.1억 달러)으로 급증했습니다.

특히 소니의 게임 사업은 호황을 누리고 있으며, 영업 이익이 1,059.8억 엔으로 두 배 이상 증가했습니다. 회사는 회계연도에 플레이스테이션 5를 2,080만 대 판매했다고 보고했습니다. 게임 부문과 마찬가지로 소니의 영화 사업도 영업 이익이 306.7억 엔으로 거의 두 배가 되었습니다. 실제로 소니 픽처스 엔터테인먼트는 파라마운트 스튜디오의 자산 인수 가능성에 앞서 해당 스튜디오의 재무제표를 검토하기 위해 비밀유지 계약(NDA)을 체결했습니다.

이처럼 수십 년의 역사를 가진 성공적인 기업인 소니가 현미경 수술 지원 로봇을 통해 의료 로봇 분야에 진출했습니다. 수술 로봇 시장은 성장세를 보이며 2027년까지 184억 달러에 이를 것으로 예상되어 소니에게 큰 기회를 제공합니다.

하지만 의료 분야만이 소니가 목표로 하는 유일한 분야는 아니며, 물류, 건설, 엔터테인먼트, 소매 등도 탐색하고 있습니다. 이는 로봇이 점점 미래로 인식되고 최신 기술이 로봇을 더욱 정교하고 능력 있게 만들고 있기 때문입니다.

로봇공학 관련 최신 발전

로봇 산업은 로봇이 서서히 일상 생활의 일부가 되면서 기하급수적으로 성장하고 있습니다. 세계 일부 지역에서는 이미 이러한 현상이 진행 중입니다.

한국 기술 기업 네이버 본사에서는 약 100대의 신입 서비스 로봇이 커피와 소포를 배달합니다. 한편 중국은 군사 분야에서 기관총을 장착한 로봇 개를 사용하고 있습니다. 호주에서는 정부가 로봇 및 자동화 생태계를 성장시키기 위해 국가 로봇 전략을 발표했습니다했습니다.

해마다 로봇은 더욱 고도화되고 있으며, 인공지능(AI)이 로봇의 구상, 설계, 생산, 운영을 포함하는 이 공학·컴퓨터 과학 분야의 발전을 돕고 있습니다.

로봇공학 발전에 있어 소니 자체도 큰 진전을 이루고 있습니다. 올해 소니는 완전 자율 로봇인 LEV-2가 달에 착륙한 SLIM을 포착하도록 했습니다. LEV-2는 세계에서 가장 작고 가벼운 달 탐사 로봇으로, 달 표면에 배치되어 자율적으로 SLIM을 찾아 사진을 촬영하고 이를 지구에 전송했습니다.

하지만 로봇 분야에서는 더욱 흥미로운 일들이 진행 중입니다. 다중 작업이 가능한 로봇이 패스트푸드 레스토랑에서 활용되도록 개발되고 있습니다. 예를 들어, 모멘텀 머신스는 10초 만에 햄버거를 만들 수 있는 로봇을 제작했습니다. 한편 유니버설 로봇스의 UR3와 같은 로봇은 자체 교체 부품을 제작하며 페인팅, 접착, 납땜 등 다양한 작업을 수행할 수 있습니다.

동시에 눈에 띄는 추세는 로봇을 활용해 인간의 반복 동작, 무거운 물체 들어올리기, 위험 환경 작업을 보조하는 것입니다. 항공우주, 물류, 자동차 산업 등에서 모바일 매니퓰레이터 도입이 늘어나고 있습니다. 카메라, 센서, 매니퓰레이터 팔을 갖춘 이 로봇들은 물체를 조작하고, 검사를 수행하며, 복잡한 환경을 탐색할 수 있습니다.

구글과 아마존과 같은 기술 대기업도 로봇 분야에 활발히 참여하고 있습니다. 구글은 사용자가 클라우드 기반 시스템에서 다운로드할 수 있는 다중 인격을 가진 작업 로봇을 생산할 계획이며, 최근 이 혁신에 대한 특허를 취득했습니다. 구글은 이미 53대의 AutoRT 로봇을 사무실 건물에 배치해 수만 건의 시험을 수행했습니다. 이 로봇 중 일부는 인간 운영자가 원격으로 제어했으며, 다른 로봇은 구글의 RT-2 AI 학습 모델이나 스크립트를 사용해 자율적으로 작동했습니다.

올해 구글 딥마인드 로봇팀은 로봇이 더 나은, 더 빠른, 더 안전한 결정을 내릴 수 있도록 돕는 새로운 진전을 발표했습니다. 여기에는 ‘로봇 헌법’, SARA-RT라는 신경망 아키텍처, 그리고 로봇이 특정 물리 작업을 더 잘 수행하도록 돕는 RT-Trajectory가 포함되었습니다.

한편 아마존은 운영 시설에 로봇을 배치하고 있습니다. 이번 달 초, 아마존 물류센터에 인간과 유사한 5피트 9인치 높이의 디짓(Digit)이라는 로봇이 도입되었습니다. 현재 테스트 단계에 있는 디짓은 단 하나의 간단한 작업, 즉 빈 노란 상자를 집어 몇 피트 떨어진 컨베이어로 옮기는 작업에만 집중하고 있으며, 하루 종일 반복하고 있습니다.

디짓과 같은 인간형 로봇은 투자 붐을 일으켰으며, PitchBook 데이터에 따르면 이 신생 분야의 스타트업들은 지난 5년간 최대 16억 달러의 벤처 자본을 유치했습니다.

과학자들은 자연에서 영감을 받아 보다 진보된 로봇을 만들고 있습니다. 이전 기사에서 언급했듯이, 과학자들은 회전 딱정벌레의 고속·가속 능력을 연구해 무인 로봇 선박을 개발하고 있습니다. 문어는 그들의 빨판과 뇌를 연구해 환경에 더 민감하고 정확하게 반응하는 유연한 로봇을 만들기 위한 또 다른 인기 있는 동물입니다.

도롱뇽의 움직임은 Pleurobot 제작에 영감을 주었으며, 뱀의 움직임은 Snakebot에 재현되었습니다. 또한 보스턴 다이내믹스의 Spot은 머리 없는 노란 개와 비슷하게 설계되어 공장, 건설 현장, 위험 환경을 검사하도록 만들어졌습니다. 이 로봇은 24시간 무인으로 작동하고, 스스로 충전하며, 새로운 장애물을 동적으로 재계획할 수 있습니다.

혁신은 여기서 멈추지 않습니다. 로봇은 이제 치명적인 질병과 싸우고, 동반자를 제공하며, 치료 지원을 제공하도록 설계되고 있습니다. 디지털 트윈은 물리 시스템의 성능을 최적화하기 위해 가상 복제본을 만들 때 활용되고 있으며, AI 기반 무인 항공기(UAV)는 독립적으로 작업을 수행하고 있습니다.

맺음말

보시다시피 로봇 산업은 AI, 머신러닝, 비전 기술, 센서 및 기타 최첨단 기술의 발전에 힘입어 급속히 성장하고 있습니다. 로봇 시장은 2028년까지 450억 달러 규모로 성장할 것으로 예상됩니다.

이러한 기술 진보는 로봇에 대한 투자와 개발을 촉진했으며, 로봇은 지난 수년간 빠른 속도로 성장해 왔습니다. 로봇은 생산성과 정확성을 높이고 비용과 위험을 감소시키며 일관성, 유연성, 정밀성을 제공합니다. 이러한 특성은 제조, 의료, 농업, 물류, 소매, 건설, 광업, 화학, 자동차, 전자, 방위, 환대 등 다양한 산업에서 로봇을 필수적인 존재로 만들고 있습니다.

그 결과, 기업과 정부는 인간의 역량을 전례 없는 방식으로 향상시키기 위해 로봇 분야를 적극적으로 발전시키고 있습니다.

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