뇌, 척추 등 미세한 수술이 가능한 차세대 수술 로봇 개발 - 능동 캐뉼라 로봇으로 기존 대형수술로봇의 한계 극복 - 다양한 수술환경에서 집도의, 보조의 역할 수행 가능 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 바이오닉스 연구단과 연세대학교 세브란스 병원(병원장 윤도흠)은 기존의 대형수술로봇으로는 적용할 수 없었던 ‘미세’한 수술영역에 적용이 가능한 차세대 미세수술용 능동 캐뉼라(active cannula) 로봇을 개발했다고 밝혔다. ※캐뉼라 : 의료용으로 쓰이는 금속으로 된 직선형 관, 능동 캐뉼라는 이것이 모터로 구동이 되어 조향(steering), 즉 방향 조정이 가능하도록 한 것임 개발된 능동 캐뉼라 로봇은 슬림화, 고강성화, 조향성 강화 및 소형화를 목표로 개발되었다. 인체내 삽입되는 부분의 외경이 4mm급으로 매우 가늘며, 상하좌우로 90도 구부러짐이 가능한 동작 범위를 가져 기존의 직선형 수술도구로는 접근이 불가능한 뇌의 깊숙한 영역까지 접근이 가능하도록 한 것이 특징이다. 연구팀은 또한 500g의 무게를 안정적으로 지지 할 수 있는 견고한 고강성(high stiffness) 조향 기구부를 개발하였다. 이러한 동작 성능은 기존 수술 미세 로봇들에서는 구현하기 힘들었던 기술이다. 연구팀은 로봇의 끝단에 종양조직을 적출할 수 있는 겸자(forceps)를 장착하였다. 수술 집도의의 양팔, 손목, 손가락의 모션을 모방한 조종장치를 통해 로봇과 겸자를 자유롭게 조종할 수 있도록 하여 수술 도구의 방향 전환 성능을 강화하였다. 아울러 수술 집도의와 보조의간의 협업이 용이하도록 로봇 몸체를 소형화하여, 비좁은 수술환경에서 쉽게 이동, 설치가 가능하고, 의료진의 움직임을 방해하지 않고 수술을 보조하도록 설계했다. KIST 능동 캐뉼라 로봇이 실제 사용을 위해 협력한 곳은 연세대학교 세브란스 병원의 김선호 교수팀. 김선호 교수팀에서 실시하는 수술은 최소침습 뇌종양 수술이다. 이는 환자의 얼굴의 중심부분에 위치한 뇌하수체 부근에 위치한 종양을 두개골의 절개 없이 코를 통하여 젓가락과 같이 가늘고 긴 수술도구를 넣어 종양을 제거하는 수술이다. KIST에서 개발한 미세수술로봇은 수술 보조사로서, 기존의 수술도구로는 접근할 수 없었던 영역에 수술 로봇이 접근하여 의사의 양손을 대신하여 수술을 진행한다. KIST와 연세대학교는 올해 6월에 1차 카데바(사체) 실험을 통해 실제 수술에서 활용성과 기능성이 개선된 수술로봇으로 11월 2일 세브란스 병원에서 2차 카데바 실험을 진행했다. KIST 강성철 박사는 “이번에 개발한 수술로봇은 컴팩트한 사이즈와 다자유도의 조향성능으로 인해 기존의 수술로봇을 사용할 수 없는 신경외과, 안과, 정형외과 등의 뇌수술, 척추수술, 안구수술 등 미세수술 영역에 광범위하게 사용 가능할 것으로 기대된다”며 “향후 협력연구와 임상실험을 통해 미세 수술로봇이 실제로 환자들에게 쓰일 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 본 수술로봇 연구에는 KIST 의공학연구소 바이오닉스 연구단의 강성철, 이우섭, 김계리 박사가 주관하였고 연세대학교 의과대학 세브란스 병원 신경외과의 김선호 교수와 KAIST 기계공학과의 권동수 교수가 공동으로 참여하였다. <참고 그림자료> 그림 1. 고강성 조향 기구부 설명도 그림 2. 제1차 카데바 실험 (2014년 6월15일, 세브란스 병원) 그림 3. 2차 프로토 타입 로봇을 이용한 뇌하수체 종양 수술 시연 (연세대학교 의과대학 세브란스 병원 김선호 교수)

뇌, 척추 등 미세한 수술이 가능한 차세대 수술 로봇 개발 - 능동 캐뉼라 로봇으로 기존 대형수술로봇의 한계 극복 - 다양한 수술환경에서 집도의, 보조의 역할 수행 가능 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 바이오닉스 연구단과 연세대학교 세브란스 병원(병원장 윤도흠)은 기존의 대형수술로봇으로는 적용할 수 없었던 ‘미세’한 수술영역에 적용이 가능한 차세대 미세수술용 능동 캐뉼라(active cannula) 로봇을 개발했다고 밝혔다. ※캐뉼라 : 의료용으로 쓰이는 금속으로 된 직선형 관, 능동 캐뉼라는 이것이 모터로 구동이 되어 조향(steering), 즉 방향 조정이 가능하도록 한 것임 개발된 능동 캐뉼라 로봇은 슬림화, 고강성화, 조향성 강화 및 소형화를 목표로 개발되었다. 인체내 삽입되는 부분의 외경이 4mm급으로 매우 가늘며, 상하좌우로 90도 구부러짐이 가능한 동작 범위를 가져 기존의 직선형 수술도구로는 접근이 불가능한 뇌의 깊숙한 영역까지 접근이 가능하도록 한 것이 특징이다. 연구팀은 또한 500g의 무게를 안정적으로 지지 할 수 있는 견고한 고강성(high stiffness) 조향 기구부를 개발하였다. 이러한 동작 성능은 기존 수술 미세 로봇들에서는 구현하기 힘들었던 기술이다. 연구팀은 로봇의 끝단에 종양조직을 적출할 수 있는 겸자(forceps)를 장착하였다. 수술 집도의의 양팔, 손목, 손가락의 모션을 모방한 조종장치를 통해 로봇과 겸자를 자유롭게 조종할 수 있도록 하여 수술 도구의 방향 전환 성능을 강화하였다. 아울러 수술 집도의와 보조의간의 협업이 용이하도록 로봇 몸체를 소형화하여, 비좁은 수술환경에서 쉽게 이동, 설치가 가능하고, 의료진의 움직임을 방해하지 않고 수술을 보조하도록 설계했다. KIST 능동 캐뉼라 로봇이 실제 사용을 위해 협력한 곳은 연세대학교 세브란스 병원의 김선호 교수팀. 김선호 교수팀에서 실시하는 수술은 최소침습 뇌종양 수술이다. 이는 환자의 얼굴의 중심부분에 위치한 뇌하수체 부근에 위치한 종양을 두개골의 절개 없이 코를 통하여 젓가락과 같이 가늘고 긴 수술도구를 넣어 종양을 제거하는 수술이다. KIST에서 개발한 미세수술로봇은 수술 보조사로서, 기존의 수술도구로는 접근할 수 없었던 영역에 수술 로봇이 접근하여 의사의 양손을 대신하여 수술을 진행한다. KIST와 연세대학교는 올해 6월에 1차 카데바(사체) 실험을 통해 실제 수술에서 활용성과 기능성이 개선된 수술로봇으로 11월 2일 세브란스 병원에서 2차 카데바 실험을 진행했다. KIST 강성철 박사는 “이번에 개발한 수술로봇은 컴팩트한 사이즈와 다자유도의 조향성능으로 인해 기존의 수술로봇을 사용할 수 없는 신경외과, 안과, 정형외과 등의 뇌수술, 척추수술, 안구수술 등 미세수술 영역에 광범위하게 사용 가능할 것으로 기대된다”며 “향후 협력연구와 임상실험을 통해 미세 수술로봇이 실제로 환자들에게 쓰일 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 본 수술로봇 연구에는 KIST 의공학연구소 바이오닉스 연구단의 강성철, 이우섭, 김계리 박사가 주관하였고 연세대학교 의과대학 세브란스 병원 신경외과의 김선호 교수와 KAIST 기계공학과의 권동수 교수가 공동으로 참여하였다. <참고 그림자료> 그림 1. 고강성 조향 기구부 설명도 그림 2. 제1차 카데바 실험 (2014년 6월15일, 세브란스 병원) 그림 3. 2차 프로토 타입 로봇을 이용한 뇌하수체 종양 수술 시연 (연세대학교 의과대학 세브란스 병원 김선호 교수)

뇌, 척추 등 미세한 수술이 가능한 차세대 수술 로봇 개발 - 능동 캐뉼라 로봇으로 기존 대형수술로봇의 한계 극복 - 다양한 수술환경에서 집도의, 보조의 역할 수행 가능 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 바이오닉스 연구단과 연세대학교 세브란스 병원(병원장 윤도흠)은 기존의 대형수술로봇으로는 적용할 수 없었던 ‘미세’한 수술영역에 적용이 가능한 차세대 미세수술용 능동 캐뉼라(active cannula) 로봇을 개발했다고 밝혔다. ※캐뉼라 : 의료용으로 쓰이는 금속으로 된 직선형 관, 능동 캐뉼라는 이것이 모터로 구동이 되어 조향(steering), 즉 방향 조정이 가능하도록 한 것임 개발된 능동 캐뉼라 로봇은 슬림화, 고강성화, 조향성 강화 및 소형화를 목표로 개발되었다. 인체내 삽입되는 부분의 외경이 4mm급으로 매우 가늘며, 상하좌우로 90도 구부러짐이 가능한 동작 범위를 가져 기존의 직선형 수술도구로는 접근이 불가능한 뇌의 깊숙한 영역까지 접근이 가능하도록 한 것이 특징이다. 연구팀은 또한 500g의 무게를 안정적으로 지지 할 수 있는 견고한 고강성(high stiffness) 조향 기구부를 개발하였다. 이러한 동작 성능은 기존 수술 미세 로봇들에서는 구현하기 힘들었던 기술이다. 연구팀은 로봇의 끝단에 종양조직을 적출할 수 있는 겸자(forceps)를 장착하였다. 수술 집도의의 양팔, 손목, 손가락의 모션을 모방한 조종장치를 통해 로봇과 겸자를 자유롭게 조종할 수 있도록 하여 수술 도구의 방향 전환 성능을 강화하였다. 아울러 수술 집도의와 보조의간의 협업이 용이하도록 로봇 몸체를 소형화하여, 비좁은 수술환경에서 쉽게 이동, 설치가 가능하고, 의료진의 움직임을 방해하지 않고 수술을 보조하도록 설계했다. KIST 능동 캐뉼라 로봇이 실제 사용을 위해 협력한 곳은 연세대학교 세브란스 병원의 김선호 교수팀. 김선호 교수팀에서 실시하는 수술은 최소침습 뇌종양 수술이다. 이는 환자의 얼굴의 중심부분에 위치한 뇌하수체 부근에 위치한 종양을 두개골의 절개 없이 코를 통하여 젓가락과 같이 가늘고 긴 수술도구를 넣어 종양을 제거하는 수술이다. KIST에서 개발한 미세수술로봇은 수술 보조사로서, 기존의 수술도구로는 접근할 수 없었던 영역에 수술 로봇이 접근하여 의사의 양손을 대신하여 수술을 진행한다. KIST와 연세대학교는 올해 6월에 1차 카데바(사체) 실험을 통해 실제 수술에서 활용성과 기능성이 개선된 수술로봇으로 11월 2일 세브란스 병원에서 2차 카데바 실험을 진행했다. KIST 강성철 박사는 “이번에 개발한 수술로봇은 컴팩트한 사이즈와 다자유도의 조향성능으로 인해 기존의 수술로봇을 사용할 수 없는 신경외과, 안과, 정형외과 등의 뇌수술, 척추수술, 안구수술 등 미세수술 영역에 광범위하게 사용 가능할 것으로 기대된다”며 “향후 협력연구와 임상실험을 통해 미세 수술로봇이 실제로 환자들에게 쓰일 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 본 수술로봇 연구에는 KIST 의공학연구소 바이오닉스 연구단의 강성철, 이우섭, 김계리 박사가 주관하였고 연세대학교 의과대학 세브란스 병원 신경외과의 김선호 교수와 KAIST 기계공학과의 권동수 교수가 공동으로 참여하였다. <참고 그림자료> 그림 1. 고강성 조향 기구부 설명도 그림 2. 제1차 카데바 실험 (2014년 6월15일, 세브란스 병원) 그림 3. 2차 프로토 타입 로봇을 이용한 뇌하수체 종양 수술 시연 (연세대학교 의과대학 세브란스 병원 김선호 교수)

뇌, 척추 등 미세한 수술이 가능한 차세대 수술 로봇 개발 - 능동 캐뉼라 로봇으로 기존 대형수술로봇의 한계 극복 - 다양한 수술환경에서 집도의, 보조의 역할 수행 가능 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 바이오닉스 연구단과 연세대학교 세브란스 병원(병원장 윤도흠)은 기존의 대형수술로봇으로는 적용할 수 없었던 ‘미세’한 수술영역에 적용이 가능한 차세대 미세수술용 능동 캐뉼라(active cannula) 로봇을 개발했다고 밝혔다. ※캐뉼라 : 의료용으로 쓰이는 금속으로 된 직선형 관, 능동 캐뉼라는 이것이 모터로 구동이 되어 조향(steering), 즉 방향 조정이 가능하도록 한 것임 개발된 능동 캐뉼라 로봇은 슬림화, 고강성화, 조향성 강화 및 소형화를 목표로 개발되었다. 인체내 삽입되는 부분의 외경이 4mm급으로 매우 가늘며, 상하좌우로 90도 구부러짐이 가능한 동작 범위를 가져 기존의 직선형 수술도구로는 접근이 불가능한 뇌의 깊숙한 영역까지 접근이 가능하도록 한 것이 특징이다. 연구팀은 또한 500g의 무게를 안정적으로 지지 할 수 있는 견고한 고강성(high stiffness) 조향 기구부를 개발하였다. 이러한 동작 성능은 기존 수술 미세 로봇들에서는 구현하기 힘들었던 기술이다. 연구팀은 로봇의 끝단에 종양조직을 적출할 수 있는 겸자(forceps)를 장착하였다. 수술 집도의의 양팔, 손목, 손가락의 모션을 모방한 조종장치를 통해 로봇과 겸자를 자유롭게 조종할 수 있도록 하여 수술 도구의 방향 전환 성능을 강화하였다. 아울러 수술 집도의와 보조의간의 협업이 용이하도록 로봇 몸체를 소형화하여, 비좁은 수술환경에서 쉽게 이동, 설치가 가능하고, 의료진의 움직임을 방해하지 않고 수술을 보조하도록 설계했다. KIST 능동 캐뉼라 로봇이 실제 사용을 위해 협력한 곳은 연세대학교 세브란스 병원의 김선호 교수팀. 김선호 교수팀에서 실시하는 수술은 최소침습 뇌종양 수술이다. 이는 환자의 얼굴의 중심부분에 위치한 뇌하수체 부근에 위치한 종양을 두개골의 절개 없이 코를 통하여 젓가락과 같이 가늘고 긴 수술도구를 넣어 종양을 제거하는 수술이다. KIST에서 개발한 미세수술로봇은 수술 보조사로서, 기존의 수술도구로는 접근할 수 없었던 영역에 수술 로봇이 접근하여 의사의 양손을 대신하여 수술을 진행한다. KIST와 연세대학교는 올해 6월에 1차 카데바(사체) 실험을 통해 실제 수술에서 활용성과 기능성이 개선된 수술로봇으로 11월 2일 세브란스 병원에서 2차 카데바 실험을 진행했다. KIST 강성철 박사는 “이번에 개발한 수술로봇은 컴팩트한 사이즈와 다자유도의 조향성능으로 인해 기존의 수술로봇을 사용할 수 없는 신경외과, 안과, 정형외과 등의 뇌수술, 척추수술, 안구수술 등 미세수술 영역에 광범위하게 사용 가능할 것으로 기대된다”며 “향후 협력연구와 임상실험을 통해 미세 수술로봇이 실제로 환자들에게 쓰일 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 본 수술로봇 연구에는 KIST 의공학연구소 바이오닉스 연구단의 강성철, 이우섭, 김계리 박사가 주관하였고 연세대학교 의과대학 세브란스 병원 신경외과의 김선호 교수와 KAIST 기계공학과의 권동수 교수가 공동으로 참여하였다. <참고 그림자료> 그림 1. 고강성 조향 기구부 설명도 그림 2. 제1차 카데바 실험 (2014년 6월15일, 세브란스 병원) 그림 3. 2차 프로토 타입 로봇을 이용한 뇌하수체 종양 수술 시연 (연세대학교 의과대학 세브란스 병원 김선호 교수)

뇌, 척추 등 미세한 수술이 가능한 차세대 수술 로봇 개발 - 능동 캐뉼라 로봇으로 기존 대형수술로봇의 한계 극복 - 다양한 수술환경에서 집도의, 보조의 역할 수행 가능 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 바이오닉스 연구단과 연세대학교 세브란스 병원(병원장 윤도흠)은 기존의 대형수술로봇으로는 적용할 수 없었던 ‘미세’한 수술영역에 적용이 가능한 차세대 미세수술용 능동 캐뉼라(active cannula) 로봇을 개발했다고 밝혔다. ※캐뉼라 : 의료용으로 쓰이는 금속으로 된 직선형 관, 능동 캐뉼라는 이것이 모터로 구동이 되어 조향(steering), 즉 방향 조정이 가능하도록 한 것임 개발된 능동 캐뉼라 로봇은 슬림화, 고강성화, 조향성 강화 및 소형화를 목표로 개발되었다. 인체내 삽입되는 부분의 외경이 4mm급으로 매우 가늘며, 상하좌우로 90도 구부러짐이 가능한 동작 범위를 가져 기존의 직선형 수술도구로는 접근이 불가능한 뇌의 깊숙한 영역까지 접근이 가능하도록 한 것이 특징이다. 연구팀은 또한 500g의 무게를 안정적으로 지지 할 수 있는 견고한 고강성(high stiffness) 조향 기구부를 개발하였다. 이러한 동작 성능은 기존 수술 미세 로봇들에서는 구현하기 힘들었던 기술이다. 연구팀은 로봇의 끝단에 종양조직을 적출할 수 있는 겸자(forceps)를 장착하였다. 수술 집도의의 양팔, 손목, 손가락의 모션을 모방한 조종장치를 통해 로봇과 겸자를 자유롭게 조종할 수 있도록 하여 수술 도구의 방향 전환 성능을 강화하였다. 아울러 수술 집도의와 보조의간의 협업이 용이하도록 로봇 몸체를 소형화하여, 비좁은 수술환경에서 쉽게 이동, 설치가 가능하고, 의료진의 움직임을 방해하지 않고 수술을 보조하도록 설계했다. KIST 능동 캐뉼라 로봇이 실제 사용을 위해 협력한 곳은 연세대학교 세브란스 병원의 김선호 교수팀. 김선호 교수팀에서 실시하는 수술은 최소침습 뇌종양 수술이다. 이는 환자의 얼굴의 중심부분에 위치한 뇌하수체 부근에 위치한 종양을 두개골의 절개 없이 코를 통하여 젓가락과 같이 가늘고 긴 수술도구를 넣어 종양을 제거하는 수술이다. KIST에서 개발한 미세수술로봇은 수술 보조사로서, 기존의 수술도구로는 접근할 수 없었던 영역에 수술 로봇이 접근하여 의사의 양손을 대신하여 수술을 진행한다. KIST와 연세대학교는 올해 6월에 1차 카데바(사체) 실험을 통해 실제 수술에서 활용성과 기능성이 개선된 수술로봇으로 11월 2일 세브란스 병원에서 2차 카데바 실험을 진행했다. KIST 강성철 박사는 “이번에 개발한 수술로봇은 컴팩트한 사이즈와 다자유도의 조향성능으로 인해 기존의 수술로봇을 사용할 수 없는 신경외과, 안과, 정형외과 등의 뇌수술, 척추수술, 안구수술 등 미세수술 영역에 광범위하게 사용 가능할 것으로 기대된다”며 “향후 협력연구와 임상실험을 통해 미세 수술로봇이 실제로 환자들에게 쓰일 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 본 수술로봇 연구에는 KIST 의공학연구소 바이오닉스 연구단의 강성철, 이우섭, 김계리 박사가 주관하였고 연세대학교 의과대학 세브란스 병원 신경외과의 김선호 교수와 KAIST 기계공학과의 권동수 교수가 공동으로 참여하였다. <참고 그림자료> 그림 1. 고강성 조향 기구부 설명도 그림 2. 제1차 카데바 실험 (2014년 6월15일, 세브란스 병원) 그림 3. 2차 프로토 타입 로봇을 이용한 뇌하수체 종양 수술 시연 (연세대학교 의과대학 세브란스 병원 김선호 교수)

뇌, 척추 등 미세한 수술이 가능한 차세대 수술 로봇 개발 - 능동 캐뉼라 로봇으로 기존 대형수술로봇의 한계 극복 - 다양한 수술환경에서 집도의, 보조의 역할 수행 가능 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 바이오닉스 연구단과 연세대학교 세브란스 병원(병원장 윤도흠)은 기존의 대형수술로봇으로는 적용할 수 없었던 ‘미세’한 수술영역에 적용이 가능한 차세대 미세수술용 능동 캐뉼라(active cannula) 로봇을 개발했다고 밝혔다. ※캐뉼라 : 의료용으로 쓰이는 금속으로 된 직선형 관, 능동 캐뉼라는 이것이 모터로 구동이 되어 조향(steering), 즉 방향 조정이 가능하도록 한 것임 개발된 능동 캐뉼라 로봇은 슬림화, 고강성화, 조향성 강화 및 소형화를 목표로 개발되었다. 인체내 삽입되는 부분의 외경이 4mm급으로 매우 가늘며, 상하좌우로 90도 구부러짐이 가능한 동작 범위를 가져 기존의 직선형 수술도구로는 접근이 불가능한 뇌의 깊숙한 영역까지 접근이 가능하도록 한 것이 특징이다. 연구팀은 또한 500g의 무게를 안정적으로 지지 할 수 있는 견고한 고강성(high stiffness) 조향 기구부를 개발하였다. 이러한 동작 성능은 기존 수술 미세 로봇들에서는 구현하기 힘들었던 기술이다. 연구팀은 로봇의 끝단에 종양조직을 적출할 수 있는 겸자(forceps)를 장착하였다. 수술 집도의의 양팔, 손목, 손가락의 모션을 모방한 조종장치를 통해 로봇과 겸자를 자유롭게 조종할 수 있도록 하여 수술 도구의 방향 전환 성능을 강화하였다. 아울러 수술 집도의와 보조의간의 협업이 용이하도록 로봇 몸체를 소형화하여, 비좁은 수술환경에서 쉽게 이동, 설치가 가능하고, 의료진의 움직임을 방해하지 않고 수술을 보조하도록 설계했다. KIST 능동 캐뉼라 로봇이 실제 사용을 위해 협력한 곳은 연세대학교 세브란스 병원의 김선호 교수팀. 김선호 교수팀에서 실시하는 수술은 최소침습 뇌종양 수술이다. 이는 환자의 얼굴의 중심부분에 위치한 뇌하수체 부근에 위치한 종양을 두개골의 절개 없이 코를 통하여 젓가락과 같이 가늘고 긴 수술도구를 넣어 종양을 제거하는 수술이다. KIST에서 개발한 미세수술로봇은 수술 보조사로서, 기존의 수술도구로는 접근할 수 없었던 영역에 수술 로봇이 접근하여 의사의 양손을 대신하여 수술을 진행한다. KIST와 연세대학교는 올해 6월에 1차 카데바(사체) 실험을 통해 실제 수술에서 활용성과 기능성이 개선된 수술로봇으로 11월 2일 세브란스 병원에서 2차 카데바 실험을 진행했다. KIST 강성철 박사는 “이번에 개발한 수술로봇은 컴팩트한 사이즈와 다자유도의 조향성능으로 인해 기존의 수술로봇을 사용할 수 없는 신경외과, 안과, 정형외과 등의 뇌수술, 척추수술, 안구수술 등 미세수술 영역에 광범위하게 사용 가능할 것으로 기대된다”며 “향후 협력연구와 임상실험을 통해 미세 수술로봇이 실제로 환자들에게 쓰일 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 본 수술로봇 연구에는 KIST 의공학연구소 바이오닉스 연구단의 강성철, 이우섭, 김계리 박사가 주관하였고 연세대학교 의과대학 세브란스 병원 신경외과의 김선호 교수와 KAIST 기계공학과의 권동수 교수가 공동으로 참여하였다. <참고 그림자료> 그림 1. 고강성 조향 기구부 설명도 그림 2. 제1차 카데바 실험 (2014년 6월15일, 세브란스 병원) 그림 3. 2차 프로토 타입 로봇을 이용한 뇌하수체 종양 수술 시연 (연세대학교 의과대학 세브란스 병원 김선호 교수)

뇌, 척추 등 미세한 수술이 가능한 차세대 수술 로봇 개발 - 능동 캐뉼라 로봇으로 기존 대형수술로봇의 한계 극복 - 다양한 수술환경에서 집도의, 보조의 역할 수행 가능 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 바이오닉스 연구단과 연세대학교 세브란스 병원(병원장 윤도흠)은 기존의 대형수술로봇으로는 적용할 수 없었던 ‘미세’한 수술영역에 적용이 가능한 차세대 미세수술용 능동 캐뉼라(active cannula) 로봇을 개발했다고 밝혔다. ※캐뉼라 : 의료용으로 쓰이는 금속으로 된 직선형 관, 능동 캐뉼라는 이것이 모터로 구동이 되어 조향(steering), 즉 방향 조정이 가능하도록 한 것임 개발된 능동 캐뉼라 로봇은 슬림화, 고강성화, 조향성 강화 및 소형화를 목표로 개발되었다. 인체내 삽입되는 부분의 외경이 4mm급으로 매우 가늘며, 상하좌우로 90도 구부러짐이 가능한 동작 범위를 가져 기존의 직선형 수술도구로는 접근이 불가능한 뇌의 깊숙한 영역까지 접근이 가능하도록 한 것이 특징이다. 연구팀은 또한 500g의 무게를 안정적으로 지지 할 수 있는 견고한 고강성(high stiffness) 조향 기구부를 개발하였다. 이러한 동작 성능은 기존 수술 미세 로봇들에서는 구현하기 힘들었던 기술이다. 연구팀은 로봇의 끝단에 종양조직을 적출할 수 있는 겸자(forceps)를 장착하였다. 수술 집도의의 양팔, 손목, 손가락의 모션을 모방한 조종장치를 통해 로봇과 겸자를 자유롭게 조종할 수 있도록 하여 수술 도구의 방향 전환 성능을 강화하였다. 아울러 수술 집도의와 보조의간의 협업이 용이하도록 로봇 몸체를 소형화하여, 비좁은 수술환경에서 쉽게 이동, 설치가 가능하고, 의료진의 움직임을 방해하지 않고 수술을 보조하도록 설계했다. KIST 능동 캐뉼라 로봇이 실제 사용을 위해 협력한 곳은 연세대학교 세브란스 병원의 김선호 교수팀. 김선호 교수팀에서 실시하는 수술은 최소침습 뇌종양 수술이다. 이는 환자의 얼굴의 중심부분에 위치한 뇌하수체 부근에 위치한 종양을 두개골의 절개 없이 코를 통하여 젓가락과 같이 가늘고 긴 수술도구를 넣어 종양을 제거하는 수술이다. KIST에서 개발한 미세수술로봇은 수술 보조사로서, 기존의 수술도구로는 접근할 수 없었던 영역에 수술 로봇이 접근하여 의사의 양손을 대신하여 수술을 진행한다. KIST와 연세대학교는 올해 6월에 1차 카데바(사체) 실험을 통해 실제 수술에서 활용성과 기능성이 개선된 수술로봇으로 11월 2일 세브란스 병원에서 2차 카데바 실험을 진행했다. KIST 강성철 박사는 “이번에 개발한 수술로봇은 컴팩트한 사이즈와 다자유도의 조향성능으로 인해 기존의 수술로봇을 사용할 수 없는 신경외과, 안과, 정형외과 등의 뇌수술, 척추수술, 안구수술 등 미세수술 영역에 광범위하게 사용 가능할 것으로 기대된다”며 “향후 협력연구와 임상실험을 통해 미세 수술로봇이 실제로 환자들에게 쓰일 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 본 수술로봇 연구에는 KIST 의공학연구소 바이오닉스 연구단의 강성철, 이우섭, 김계리 박사가 주관하였고 연세대학교 의과대학 세브란스 병원 신경외과의 김선호 교수와 KAIST 기계공학과의 권동수 교수가 공동으로 참여하였다. <참고 그림자료> 그림 1. 고강성 조향 기구부 설명도 그림 2. 제1차 카데바 실험 (2014년 6월15일, 세브란스 병원) 그림 3. 2차 프로토 타입 로봇을 이용한 뇌하수체 종양 수술 시연 (연세대학교 의과대학 세브란스 병원 김선호 교수)

기계기술단체 총연합회, 24일 ‘기계의 날’ 기념식에서 시상 KIST 실감교류로보틱스연구센터의 ‘노약자 장애인을 위한 근력보조 시스템’이‘2014 올해의 10대 기계기술’로 선정됐다. 한국기계기술단체총연합회(회장 허남건)는 23일 올해의 10대 기계기술을 선정, 발표했다. 10대 기계기술은 올 한해 국내에서 개발된 기계분야 우수한 제품 또는 기술을 선정, 연구자의 노고를 치하하고 국내 우수 기계기술을 대외에 알리자는 취지로 지난해 처음 제정됐다. 시상식은 24일 대전 ICC에서 열렸다. 10대기술 중 하나로 선정된 KIST 김기훈 박사가 개발한 기술은 노약자 장애인을 위한 근력보조 시스템(로봇) KULEX로, 근력이 부족한 팔에 로봇을 부착해 일상생활이 가능하도록 근력을 보조하는 시스템 로봇이다. 휠체어, 식탁, 침대 등에 부착해 일상생활 (ADL, Activities of Daily Living: 칫솔질, 빗질, 글씨쓰기, 식사하기)이 가능하도록 어깨-팔꿈치-손목-손의 근력을 보조한다. KULEX는 새로운 개념의 메커니즘을 개발함으로써 기존의 외골격 로봇에 비하여 획기적인 경량화, 사이즈 축소 및 정밀성을 달성한 것이 특징이다. 김기훈 박사는 “노약자/장애인이 일상생활을 혼자서 수행할 수 있고, 사회 활동에 적극적으로 참여가 가능하게 하는 근력보조 시스템으로 활용하는 것이 목표라며 “식약처 승인을 2~3년 내에 거쳐 상용화 할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

양자점을 이용하여 효율성과 안정성을 개선한 유무기 하이브리드 태양전지 소자개발 - 다기능성 양자점과 탄소복합구조로 된 유기태양전지의 효율 증가 및 안정성 개선 - 전북분원 복합소재기술연구소 유기태양전지 상용화를 위한 후속연구 박차 태양광을 전기 에너지로 바꾸는 태양전지는 화석 에너지의 고갈과 청정 에너지원의 필요성이 부각 되면서 차세대 대체 에너지원으로서 각광 받고 있 다. 현재 태양전지는 실리콘계 태양전지가 주로 생산되고 있으나 복잡한 제작공정 및 높은 재료 가격으로 인하여 경제성 확보에 어려움을 겪고 있다. 이에 반해, 유기태양전지는 기존 실리콘계 태양전지와 달리 가공이 쉽고 재료가 다양하며, 가격 또한 저렴하여 경제성이 높다. 그러나 상대적으로 빛을 전기로 바꾸는 광전 변환 효율이 낮고 오래 사용할 경우 안정성이 떨어져 상용화에 어려움이 있었다. 국내 연구진이 양자점 단일점을 효과적으로 도입하여 유기태양전지의 안정성 및 광전 변환 효율을 획기적으로 개선한 전지를 개발했다. 관련 연구는 연구의 참신성을 인정받아 에너지 재료 분야의 권위지인 Advanced Energy Materials에 게재되었다. 한국과학기술연구원(KIST) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 소프트혁신소재연구센터 손동익 박사팀은 제1저자로 참여한 문병준 연구원과 함께 차세대 나노소재재료 중 하나인 양자점 단일층을 이용하여 광전환 효율을 증대시키면서, 소자의 안정성을 강화한 유기 태양전지를 개발했다. 이번 연구 성과는 에너지재료 분야의 권위지인 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 "Enhanced Photovoltaic Performance of Inverted Polymer Solar Cells utilizing Multi-functional Quantum-dots Monolayer"의 제목으로 9월 11일에 온라인판으로 게재되었다. 일반적으로 유기태양전지에서 태양광을 흡수하여 전자(Electron)와 정공(Hole)을 형성하는 광활성층 (Active layer)이라 불리는 유기물층 (P3HT 혹은 PTB7 고분자 물질)은 태양광을 받아 전자를 내놓는 ‘전자주게물질’ (Donor)과 전자를 받아서 전극으로 전달해주는 ‘전자받게물질’ (Acceptor; PCBM: 탄소나노물질)의 혼합층 (탄소복합구조)으로 이루어져 있다. 하지만, 유기태양전지의 특성상 광활성층의 두께는 제한적이고 광활성층에 사용된 유기물질의 종류에 따라 고유의 특성이 존재하므로 태양광의 전 파장 영역에서 100% 흡수할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 화물 나노입자가 했었던 전자수송층 역할을 물론이고, 일정한 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할로 기존보다 20%이상 효율을 증가함과 동시에 안정성도 개선됨을 확인하였다. ※ 밴드갭 : 전자가 존재하는 에너지 레벨과 전자가 존재하지 않는 에너지 레벨의 사이의 차이 개발된 ‘카드뮴 셀레나이드(CdSe) 단일층’은 단순한 용액공정을 통하여 쉽고 빠르게 형성할 수 있고, 이는 광활성층에서 흡수하지 못하고 투과해버리는 태양광을 소량 흡수하여 전자와 정공의 형성에 도움을 주게 되어 태양전지의 광전 변환 효율의 증대를 가져 오게 된다. KIST 손동익 박사는 “단일층 양자점을 이용하여 기존 전자수송층 뿐만 아니라, 다양한 기능성을 통해서 광에너지 전환 효율을 향상시키고, 용액 안정도가 커 유기태양전지의 내구성을 획기적으로 개선시킨다”며, “후속으로 연구 중인 차세대 재료인 그래핀 양자점과의 복합구조를 가진다면 유기태양전지의 상업화에 크게 기여할 것으로 보인다”고 말했다. 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업에서 지원되었다. <연구진> <KIST 손동익 박사> <그림설명> <그림 1> ‘Advanced Energy Materials’의 2014년 9월 11일자 온라인판에 개제된 논문의 내용을 담고 있는 개괄적 이미지, 붉은 색의 빛을 내는 카드뮴 셀레나이드(CdSe) 양자점(QD)이 표면 개질 고분자 (PEIE) 위에 단일층으로 형성되어 있음을 나타내는 이미지. 양자점은 태양광을 흡수하여 전자와 정공 형성에 도움을 주어 전지의 광전변환효율의 향상에 도움을 주는 전자수송층 역할을 물론이고, 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할과 소자의 안정성 향상 측면에도 도움을 준다. <그림 2> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 구조: (a) 카드뮴 셀레나이드 용액을 투명한 PEIE 고분자 표면에 코팅한 다음, 이 위에 별도의 추가 공정 없이 유기태양전지(OSC, organic solar cell)를 구성하면 태양전지 제작이 가능하다. (b) 카드뮴셀레나이드 양자점이 단일층으로 형성됨을 확인함을 분석 이미지 <그림 3> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 특성: (a) 카드뮴 셀레나이드 양자점을 활용한 경우, 전지의 효율이 향상됨을 확인할 수 있다. (b) 양자점 단일층에 의한 안정성 증가 확보