평상복처럼 입는 초경량 의류형 로봇 탄생

옷감처럼 부드럽고 가벼운데도 착용자의 근력을 도와주는 초경량의 입는 로봇(웨어러블로봇)이 국내 기술로 탄생했다. 상용화시 노인이나 장애인의 활동을 돕거나 육체노동 근로자의 피로 및 부상 위험을 낮춰주는 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

한국기계연구원은 박철훈 로봇메카트로닉스 연구실 책임연구원이 옷감처럼 가볍고, 돌돌 말 수 있으면서도 큰 힘을 내는 의복형 웨어러블 로봇을 개발했다고 11일 밝혔다.



해당 로봇의 외형은 평상복으로 입는 바람막이 점퍼(윈드쉴드점퍼)처럼 생겼다. 구동장치가 무게 20g의 초경량임에도 전원장치에서 전류를 흘리면 착용자의 근육처럼 수축해 10㎏의 무게를 들어 올릴 수 있다. 이 같은 기술은 직경 0.5㎜이하 두께의 형상기억합금을 인공근육처럼 스프링다발로 만들어 의류에 부착한 ‘옷감형 유연구동기’ 덕분에 가능했다.

그간 국내외에서 개발된 웨어러블로봇은 주로 딱딱한 외골격(엑소스켈레톤) 형태였다. 또한 주로 전기모터나 유압펌프 등을 동력으로 삼아 경량화와 발열 억제에 한계를 지니고 있고, 배터리나 연료의 제한으로 인해 1회 사용시간이 수시간에 불과했다. 반면 박 책임연구원의 개발품은 평상복처럼 자연스럽게 입을 수 있는 소프트형 웨어러블로봇이라는 점에서 차별화된다. 또한 합금스프링을 이용한 전기적, 기계적 특성만으로 힘을 보조해주므로 장시간 활용할 수 있다. 아울러 근력보조기능이 필요 없을 때에는 의복에 부착된 ‘잠금장치’를 풀면 일반 평상복처럼 활용할 수 있어 범용성도 좋다. 1벌당 무게는 배터리, 구동부 등을 포함해도 일반 점퍼 정도의 중량인 1kg정도다.





이번 개발품은 현재 양팔의 근력을 도와주는 수준인데 앞으로 어깨와 허리, 다리 등의 힘까지 보조해주는 전신 착용 의류형 웨어러블로봇으로 발전시키겠다는 게 개발팀의 구상이다. 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.

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