'아이언맨 수트, 바람막이 재킷처럼' 기계연, 의복형 웨어러블 로봇 개발

의복형 소프트 웨어러블 로봇 예시. 기계연 제공

[이데일리 이재운 기자] 아이언맨 수트처럼 근력을 높여 무거운 짐을 척척 들어 올리는 ‘웨어러블 로봇’(입는 형태 보조 로봇)이 일상복처럼 쉽게 입고 벗을 수 있는 형태로 개발된다.

11일 한국기계연구원 첨단생산장비연구본부 로봇메카트로닉스연구실의 박철훈 책임연구원은 옷감처럼 가볍고 돌돌 말 수 있으면서도 큰 힘을 발휘하는 의복형 웨어러블 로봇을 개발했다.

웨어러블 로봇은 착용자의 보행능력을 향상시키거나 무거운 물체를 운반할 수 있도록 기계적인 힘을 더해주는 로봇 시스템이다. 로봇이 인간을 감싸는 형태로, 인간의 지능과 로봇의 신체가 결합되는 장점이 있어 폭 넓은 분야에 적용 가능하다.

연구팀은 의복형 웨어러블 로봇의 핵심기술로 형상기억합금에 전류가 흐르면 수축하는 성질을 적용했다. 직경 0.5mm이하의 가는 형상기억합금을 스프링 다발로 만들어 20g수준의 가벼우면서도 근육처럼 수축하며 10kg의 무게를 들어 올릴 수 있는 옷감형 유연구동기를 개발했다.

유연구동기와 배터리, 제어기 등을 모두 포함한 의복형 웨어러블 로봇의 무게는 약 1kg으로, 일반 성인이 입는 점퍼 수준이다. 또한 근력보조가 필요할 때만 선택하여 로봇과 신체를 연동할 수 있어 전력 낭비가 적고, 배터리가 모두 소진되어도 평소 일상복처럼 입고 다닐 수 있다.

이를 통해 기존 웨어러블 로봇이 외골격형 방식으로 인해 비싼 가격과 소음, 피로감이 있던 문제를 해소했다고 기계연 측은 설명했다.

연구팀은 향후 상지 근력 보조를 넘어 어깨, 허리, 다리 등 전신을 보조할 수 있는 모든 형태의 의복형 웨어러블 로봇을 개발해 근로자 뿐 아니라 노약자의 일상생활을 보조할 수 있는 편리한 재활기구로도 사용할 수 있도록 발전시킬 계획이다.

박철훈 책임연구원은 “의복형 웨어러블 로봇은 택배, 물류 등 신체일부분을 반복적으로 사용하는 분야의 작업환경을 개선할 수 있고 향후 고령화 시대의 노동인력 감소 문제를 해결할 수 있는 좋은 대안”이라며 “저렴하고 편안한 웨어러블 로봇으로 대중화에 성공해 해외시장을 선점할 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.

이 연구성과는 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 온라인에 ‘형상기억합금 기반의 옷감형태 인공근육으로 동작하는 의복형 웨어러블 로봇(Suit-type wearable robot powered by shape-memory-alloy-based fabric muscle)’이라는 제목으로 6월 24일 게재됐다.