거대한 잠재력을 가진 초소형 로봇

로봇 공학자 폴 맥유엔, 마크 미스킨과 떠나는 마이크로 세계로의 여행을 통해 원자 단위의 얇은 다리로 움직이는 단일 세포 크기의 마이크로 로봇을 설계하고 대량 생산하는 방법을 설명하고, 미래에 이 기계들을 "조정해서" 농작물 질병에 대항하거나 뉴런 수준에서 여러분의 뇌를 연구하는 방법에 대해 이야기합니다.

이것은 담륜충입니다.

머리카락 굵기의 미생물이죠.

지구 상 어느 곳에서나
바닷물, 민물, 어디든지 살아요.

그리고 이 녀석은
먹이를 찾고 있습니다.

이걸 처음 봤을 때가

8살 정도 였는데 홀딱 빠져버렸죠.

여기 이 놀라운 작은 생명체는

사냥하고, 수영하고

나름의 인생을 살아가죠.

이 생명체의 온 우주는
한방울의 연못 물 안에 있죠.

이 작은 담륜충은 정말
놀라운 것을 알게 해줍니다.

기능적이고, 복합적이고,

스마트한 기계를

아주 작은 패키지에

눈으로 보는 건 불가능할 정도로
작게 만들수 있다고 말이죠.

엔지니어로서 가슴이 벅차 올랐습니다.

누구라도 그런 생명체를
만들수 있겠구나 싶었죠.

놀랍기도 했지만
솔직히 약간 부럽더군요.

자연은 할 수 있는데
우리는 왜 못하지?

왜 인간은 소형 로봇을
만들 수 없는 걸까?

저만 이런 생각을 한 건 아니었죠.

실제로 지난 몇 년 동안

전 세계 연구원들은

로봇을 만들려고 시도했습니다.

볼 수 없을 정도로 작게 말이죠.

오늘 여러분께 말씀드리고 싶은 건

현재 코넬 대학와

펜실베니아 대학에서

미니로봇을 만드는 연구를
하고 있다는 겁니다.

좋습니다, 그게 목표예요.

하지만 어떻게 해야 할까요?

미니 로봇을 만들려면
어떻게 해야할까요?

음, 많은 사람 중에, 파블로 피카소가
첫 번째 단서를 주었습니다.

피카소가 말하길

['좋은 예술가는 모방하고,
위대한 예술가는 훔친다.']

(웃음)

"좋은 예술가는 베끼고,
위대한 예술가는 훔친다."

(웃음)

좋아요. 그런데 뭘 훔치죠?

믿기 힘들겠지만

소형 로봇을 만드는 데 필요한
대부분의 기술은 이미 있습니다.

반도체 산업은 계속 발전을 거듭해

장치를 점점 더 작게 만들 수 있죠.

현재 기술로 트렌지스터 백만 개를

단세포 짚신벌레만 한 크기의

한 개 패키지에 다 넣을 수 있죠.

전자제품에만 국한된 얘기가 아닙니다.

작은 센서,

LED,

너무 작아서 볼 수 없는 통신
패키지도 만들 수 있습니다.

그게 바로 저희가 하려는 겁니다.

저희는 그 기술을 훔칠 겁니다.

여기 로봇이 있습니다.

(웃음)

로봇은 두 부분으로 되어 있네요.

머리가 있고, 다리가 있습니다.

[이걸 훔치죠: 두뇌]

(웃음)

이걸 레그리스, 다리 없는
로봇이라고 부를 겁니다.

이국적으로 들릴지 모르지만

이 로봇은 혼자서도 꽤 멋지답니다.

사실, 여러분 대부분은 지금
레그리스 로봇을 가지고 계십니다.

스마트폰은 세계에서 가장
성공한 레그리스 로봇이죠.

불과 15년 만에 지구
전체를 점령했으니까요.

그러면 안되나요?

정말 아름다운 작은 기계잖아요.

믿을 수 없을 정도로 지능적이고,

의사소통 능력도 뛰어난데다

한 손에 쏙 들어오는 패키지 형태이죠.

이런 걸 만들고 싶었습니다.

크기만 세포 만하게 줄여서

짚신벌레만큼 작게 말이죠.

여기 있습니다.

세포 크기의 스마트폰입니다.

심지어 스마트폰처럼 생겼는데

단지 만 배 정도 작죠.

저희는 오윅이라고 부릅니다.

[광학 무선 통합 회로]

광고하는 건 아니예요, 알죠?

(웃음)

자체로도 꽤 멋지죠.

사실 오윅에는 많은 부분이 있습니다.

위쪽에는,

작은 태양전지가 있는데
장치에 빛을 비추면

가운데에 있는 작은
회로가 활성화 되죠.

그 회로는 작은 LED를 구동해

오윅이 여러분과 소통할 수
있도록 깜빡이게 하죠.

휴대폰과 달리

오윅은 빛으로 소통합니다.

작은 반딧불이처럼요.

오윅의 아주 멋진 점은

한번에 한 개씩 만들지 않고

모든 조각을 한 번에 납땜하는 겁니다.

대규모 병렬구조로 만듭니다.

예를 들어, 약 백 만개 오윅을

10센티 웨하스 한 개
크기에 넣을 수 있습니다.

핸드폰의 다른 앱처럼

다른 종류의 오윅을
가질 수도 있습니다.

예를 들어, 전압을 측정하거나

온도를 측정하는 것이 있을 수 있죠.

또는 깜빡이는 작은 표시등으로
오윅이 위치를 알려줄 수도 있죠.

이 작은 장치들 정말 멋지죠.

조금 더 자세히 알려드리고 싶군요.

하지만 먼저 다른 얘기를 드려보죠.

여러분이 모르는 동전에 관한
몇 가지를 알려드릴게요.

이건 좀 오래된 동전입니다.

뒷면에 링컨 기념관 사진이 있습니다.

여러분이 모르는 첫 번째 사실은

확대해보면 중앙에

아브라함 링컨을 볼 수 있다는 것이죠.

실제 여기서 멀지 않은
진짜 링컨 기념관에서처럼요.

여러분이 확실히 모르시는 건,

더 확대해서 보면

(웃음)

실제로 링컨의 가슴에 있는
오윅이 보이실 겁니다.

(웃음)

근데 멋진 것은,

하루 종일 보고 있어도
결코 볼 수 없다는 것입니다.

육안으로는 보이지 않습니다.

오윅들은 매우 작고

병렬 방식으로 만들어서

오윅 한 개는 실제로
10원도 안되는 비용이 들죠.

사실, 이 샘플에서 가장 비싼 것은
"오윅"이라고 적힌 작은 스티커입니다.

(웃음)

그게 80원 정도 들거든요.

(웃음)

저희는 여러가지 이유로 매우 흥분했죠.

예를 들어, 지문보다 더 잘 식별되는
정말 작은 보안 스마트 태그로

사용할 수 있습니다.

실제로 의료기기 안에 넣어서

다른 정보들을 제공하고,

심지어 뇌에 삽입해 뉴런정보 하나하나를

감지하는 것도 생각하고 있죠.

사실, 이 오윅들에는 한 가지
잘못된 점이 있는데

그것은 로봇이 아니라는 겁니다.

그냥 머리만 있죠.

(웃음)

모두 동의하실거라 생각되는데

반만 있는 로봇은 로봇이 아니겠죠.

다리 없이는 기본적으로
아무것도 없는거죠.

그럼 로봇을 만들려면
다리도 필요합니다.

여기서 저희는 기존에 있는 기술을
그대로 가져다 쓸 수 없음을 알게 됐죠.

미니 로봇에 다리를 만들려면
움직이는 부품, 작동기가 필요하죠.

많은 요구 조건들을 충족시켜야 하죠.

저전압이어야 하고

전력소모도 적어야 하죠.

그러나 가장 중요한 것은
크기가 작아야 한다는 겁니다.

세포 크기의 로봇을 만들려면
세포 크기의 다리가 필요하죠.

아무도 그걸 어떻게 만드는지 모르죠.

모든 요구조건을 충족시키는
현존하는 기술은 없었습니다.

미니 로봇의 다리를 만들려면

새로운걸 만들어야 했죠.

이게 저희가 만든 것입니다.

이건 작동기 중 하나인데,
전압을 줘보죠.

전압이 흐르면 작동기가 말리면서
반응하는 것을 볼 수 있습니다.

그렇게 보이진 않겠지만

적혈구를 화면에 올려보면
저 정도 크기로

믿을 수 없을 정도로 작은 컬이죠.

믿기 어려울 정도로 작지만

아무런 문제없이, 고장없이
구부러지고 펼 수 있습니다.

어떻게 만들었냐구요?

작동기는 12개의 원자
혹은 그 정도로 두꺼운

백금층으로 만들었습니다.

만약에 백금을 물에 넣고

전압을 흐르게 하면

물 원자가

가해지는 전압의 양에 따라

백금 표면에 부착되거나 제거되죠.

이로 인해 힘이 발생하고

그 힘을 전압 제어 작동에
사용할 수 있습니다.

핵심은 모든 것을 아주 얇게
만드는 것이었습니다.

작동기를 이렇게 작은 크기에서
구부려도 부러지지 않을 정도로

충분히 유연하게 만든다면

단일 원자 층을 붙이거나 제거 할 때

발생하는 힘을 사용할 수 있습니다.

한 번에 하나씩 만들 필요도 없습니다.

오윅과 마찬가지로

병렬해서 대량으로 만들 수 있습니다.

여기 몇 천 개 정도의
작동기가 있습니다.

단지 전압을 가했을 뿐인데,

모두 다리를 흔들거리네요.

미래 로봇 군대의
다리 처럼은 보이지 않네요.

(웃음)

이제 두뇌도 얻었고
힘도 생겼습니다.

지능과 체력을 가졌네요.

오윅들은 똑똑합니다.

오윅은 센서를 주고, 전원을 공급하고,

빛을 통해 양방향 통신
시스템을 제공합니다.

백금판은 근육입니다.

로봇을 움직이는게 하죠.

이제 이 두 조각을 가져다 합하면

아주 작은 로봇을 만들 수 있습니다.

제일 먼저 만들고 싶었던 것은
정말 간단한 것이었습니다.

사용자가 원하는 대로
움직이는 로봇이죠.

가운데에 태양전지 몇 개와
배선이 부착되어 있습니다.

그것이 오윅입니다.

오윅은 백금판에 있는 다리 세트와

그 위의 단단한 판넬에 연결되면

다리를 접는 방법, 취해야 할
모양을 알려줍니다.

다른 태양전지에 레이저를 쏘아서

움직일 다리를 선택하고

로봇이 돌아다니게 할 생각이었죠.

물론, 한번에 한 개 씩
만들지 않을 거죠.

병렬구조로 해서
대량으로 만들 겁니다.

10cm 와퍼 하나크기에 로봇
백만 개를 만들 수 있습니다.

예를 들어, 왼쪽에 있는
이미지는 칩이고

이 칩에는 만 개의 로봇이 있습니다.

이제, 거시적 세계에서는

이건 새로운 마이크로 프로세서나
그와 비슷한 것처럼 보입니다.

하지만 그 칩을 현미경으로 보면

수천만 개의 작은 로봇이 보일 겁니다.

로봇들은 여전히 붙어 있습니다.

여전히 저희가 만든
표면에 붙어 있습니다.

움직이게 하려면 풀어줘야겠죠.

저희가 어떻게 로봇 부대를 풀어주었는지
실황으로 보여드리고 싶지만,

그 과정은 매우 위험한
화학물질을 포함하고 있죠.

정말 끔찍한 것들 말이죠.

그리고 저희가 지금 백악관에서
1.6킬로 정도 떨어져 있죠?

맞아요. 저희가 그렇게 하게
놔두지 않을 거예요.

그래서

(웃음)

대신 영상으로 보여 드릴게요.
(웃음)

지금 보시는 것은 로봇 배치의
마지막 단계 입니다.

화학물질을 사용해

로봇 밑에서 기판을 부식시키는 거죠.

용해되면, 로봇은 최종 형태로
접을 수 있습니다.

보시다시피, 완성률은
약 90% 입니다.

만 개의 로봇들 중 거의 모든 로봇을

나중에 배치하고,제어할 수 있습니다.

로봇을 꺼내고 다시
제자리에 넣을 수도 있죠.

좌측 영상을 보면,
물 속에 로봇들이 있습니다.

피펫으로 로봇들을

모두 빨아들여 보겠습니다.

이제 이 피펫에서
로봇들을 다시 넣어도,

괜찮습니다.

실제로 이 로봇들은 매우 작기 때문에

여러분이 구입할 수 있는
가장 얇은 피하 주사 바늘도

통과할 수 있을 정도로 작습니다.

네, 만약 원하신다면,

로봇을 한 가득 몸에
주입할 수도 있어요.

(웃음)

청중들이 완전 빠져있는 거 같은데요.

(웃음)

오른쪽에는 연못 물에
넣은 로봇이 있습니다.

잠깐만 기다리세요.

웁!

보셨나요? 상어가 아니라
짚신벌레였어요.

이게 바로 이들이 사는 세상이에요.

좋습니다. 다 좋고 괜찮은데,

이쯤에서 궁금해 하실지도 모르겠네요.

"걸을 수도 있나?"

그렇죠? 걸을 수 있어야 합니다.
그래야 하죠. 그럼 한번 알아 보죠.

여기 로봇이 있고 가운데에
태양전지가 있네요.

저기 작은 사작형들이
태양전지 입니다.

슬라이드 상단에 가장 가까운
태양전지를 보시길 바랍니다.

작은 하얀 점이 보이시나요?
레이저 스팟입니다.

로봇의 다른 태양전지 간에
레이저를 전환하기 시작하면

어떤 일이 일어나는지 지켜보죠.

갑니다!

(박수)

예!

(박수)

마이크로 세계를 행진하는 로봇이네요.

이 영상의 멋진 점 중 하나는

제가 로봇을 조종하고 있다는 것입니다.

사실 6개월 동안 제 일은
미니 로봇에 레이저를 쏘아서

로봇을 마이크로 세계 안에서
조종하는 것이었습니다.

그게 실제로 제 일이었습니다.

제가 봤을 때, 세상에서
가장 멋진 일입니다.

(웃음)

완전히 흥분된 느낌이었습니다.

마치 불가능한 일을 하는 것처럼요.

제가 어렸을 때 현미경으로

담륜충을 처음 봤을 때와 같은
경이로움을 느꼈습니다.

저는 이제 아빠가 되었고,
3살 된 아들이 있습니다.

언젠가 아들도 저런 현미경을
통해서 보게 되겠죠.

문득 궁금해지곤 합니다.

내 아들이 보게될 것은 무엇일까?

마이크로 세계를 그냥 보기만 하는 대신

이제 인간은 형태를 만들고
상호작용하고

설계하는 기술을 만들 수 있습니다.

30년 후, 아들이 지금의 제 나이가 될 때,
그 능력으로 무엇을 할 수 있을까요?

마이크로 로봇이 우리 혈류에 사는 게

박테리아처럼 일반적인 게 될까요?

농작물의 해충을 없앨 수 있을까요?

감염된 시기를 알려주거나,
세포단위로 암과 싸울 수 있을까요?

한 가지 멋진 부분은

여러분도 이 변혁에
함께할 수 있다는 것입니다.

지금부터 10년 정도 후,

여러분이 새로운 아이폰 15x 모토를
구입할 때, 뭐라 불리든 간에

(웃음)

휴대폰 앱으로 제어할 수 있는
몇 천 개의 작은 로봇이 들어있는

작은 병이 함께 제공될 수도 있습니다.

짚신벌레를 조정하고 싶다면 해보세요.

잘은 모르겠지만, 세상에서 가장 작은
로봇 댄스 파티의 디제이를 하고 싶다면

그렇게 할 수도 있죠.

(웃음)

그리고 저는 한 사람으로서
그런 날이 올 거라 기대합니다.

감사합니다.

(박수)