곤충 활용한 바이오봇으로 오피오이드 남용 문제 다룰 수 있어

2018-12-31 10:20:32 이택경 기자
▲바이오봇이 최근 개발되었다(사진=ⓒ123RF)

‘바이오봇(biobot)’이라는 용어는 살아있는 부품을 가진 로봇 또는 생물학적 정보를 처리하는 로봇을 의미한다. 한편, 이 두 가지 특징을 모두 가진 바이오봇이 최근 개발됐다. 이번 연구로 원격으로 곤충을 조정할 수 있는 능력을 개발했으며, 이로 인해 향후 하수관이나 원자력 발전소를 포함해 관찰하기 어려운 환경을 조사하는 것이 가능해질 것이라는 전망이다. 한편, 이번에 개발된 새로운 바이오봇은 캐리 시티의 하수구 시스템 관찰부터 오피오이드 계열 약물 사용 및 남용 감시까지 다양하게 사용되고 있다.

개선된 곤충 바이오봇의 조절

사이보그 로봇을 개발하기 위해 곤충을 활용할 수 있다. 예를 들면, 곤충 로봇은 하수구 조사, 탐색 및 구조, 국가적 방어 활동에 적용할 수 있다.

연구진은 지난 십여 년에 걸쳐 바이오로봇 곤충 플랫폼을 조사해왔다. 코네티컷대학의 아비쉬크 두타 교수는 2018년 9월 6일 필라델피아에서 개최된 인지 컴퓨터 신경과학 컨퍼런스에 참석해 새로운 연구 결과를 발표하고 관련 분야 발전에 한 획을 그었다.

연구진은 마다가스카르 휘파람 바퀴벌레(Madagascar Hissing Roach)의 움직임을 정확하게 통제할 수 있는 마이크로 회로를 개발했다. 이 마이크로 회로에는 9개 축의 관성측정장치가 내장되어 있어 바퀴벌레의 자유 움직임, 가속, 이동 방향을 탐지할 수 있다. 그리고 바퀴벌레는 따뜻해지면 보다 많이 움직이는 경향이 있어 마이크로 회로에 주변 온도를 탐지할 수 있는 센서를 내장했다.

이 마이크로 회로를 바퀴벌레의 등에 장착했다. 그리고 마이크로 회로의 전선을 바퀴벌레 더듬이에 부착했다. 이 마이크로 회로는 블루투스의 기능을 가지고 있어 스마트폰을 사용해 바퀴벌레를 통제할 수 있다. 더듬이에 전기적 신호를 전달해 바퀴벌레는 피해야 할 장애물을 인식할 수 있고 그 결과 방향을 바꾸게 된다. 그리고 더듬이에 잔류해 있는 자극은 우측 또는 좌측으로 이동할 수 있도록 유인한다.

코네티컷대학 연구진이 개발한 이 마이크로 회로는 바퀴벌레 더듬이에 전송하는 신호의 힘을 늘릴 수도 혹은 줄일 수도 있는 내장형 조광 스위치를 가지고 있어 바퀴벌레의 움직임을 미세하게 조절할 수 있다.

곤충을 일정하게 움직이게 하기 위해서는 더듬이에 전달하는 연속적인 자극이 중요하다. 핵심은 연구진이 곤충의 움직임을 통제할 수 있는 능력을 개선했다는 것이지만, 신호가 바뀌면 줄어드는 곤충의 반응에 대응할 수 있는 해결책을 찾아야 할 것으로 보인다. 곤충은 하수구, 동굴 및 핵시설 등 사람에게 적합하지 않은 환경을 자유자재로 돌아다닐 수 있다. 예를 들어, 바퀴벌레는 방사능에 내성이 있다.

오피오이드 위기

미국은 현재 오피오이드 과다 복용으로 인해 연간 4만5,000명 이상이 사망하고 있는 오피오이드 위기 상태에 있다, 옥시코틴과 바이코딘 같은 오피오이드를 진통제로 사용하고 있으며 오피오이드 사용 장애로 인해 260만 명이 약물에 중독된 상태다. 그러나 이는 공식적인 추산이고 최대 500만 명이 오피오이드 중독 상태인 것으로 집계되고 있다.

노스캐롤라이나의 캐리(Cary)라는 도시는 미국에서 살기 좋은 도시 중 하나로 언제나 순위에 오르는 곳이다. 지방 정부가 오피오이드 위기에 대한 조치를 취하고 있기 때문이며 그 방법으로 바이오봇을 사용하고 있다.

▲미국 지방 정부는 오피오이드 위기에 대처하기 위해 바이오봇을 사용하고 있다(사진=ⓒ123RF)

하수구에서 오피오이드를 감시하는 바이오봇

캐리시는 매사추세츠 소재의 스타트업 기업 바이오봇 애널리틱스(Biobot Analytics)와 파트너십을 채결하고 폐수 파이프에서 하수관을 탐색할 수 있는 휴대용 샘플링 스테이션(바이오봇)을 사용하고 있다.

목적은 최대 16가지의 오피오이드 대사산물을 분석할 수 있는 샘플을 사용하는 것이었다. 이러한 접근법은 문제가 있는 이웃을 확인하고 지원 서비스를 사용하기 위해서다. 그리고 이 시스템은 항생제를 감시하는 데도 사용할 수 있다.

바이오봇은 도시의 규모 및 밀도, 하수구 시스템의 상태를 토대로 수수료를 지불하는 구독 모델을 사용하고 있다. 여러 대의 바이오봇을 사용함으로써 개별 마을을 탐지할 수 있으며 분해성 대사산물을 신속하게 탐지할 가능성을 개선할 수 있다.

이 프로젝트는 아직 보정 단계에 있다. 역학자들은 분석에 바이오봇을 사용하기 전에 데이터를 조절하고 분석할 수 있는 최상의 방법을 결정해야 한다.

이 같은 분석의 문제점 중 하나는 다른 도시가 이니셔티브에 참여하는 것을 막을 가능성이 있다는 것이다. 예를 들어, 캐리 시가 오피오이드 남용을 감시하고 있는 경우 다른 도시에서 이용할 수 있는 데이터가 없기 때문에 미국 내 최악의 오피오이드 중독 도시라는 오명이 붙을 수 있다.

이를 해결하기 위해서는 더욱 많은 도시들이 바이오봇을 사용해야 할 것이다. 이 방법으로 보다 많은 도시들이 오피오이드 남용 사태를 대처할 수 있는 여러 가지 전략을 공유할 수 있게 될 것이다.

[리서치페이퍼=이택경 기자]

Best News