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하버드대 한국학생, 입기만 하면 걷고 뛰기 도와주는 초경량 엑소수트 개발

엑소수트가 사이언스 표지

엑소수트가 사이언스 표지

 영화 아이언맨의 주인공 토니 스타크는 자신이 만든 아이언맨 수트를 입고 초인으로 변신해 악당을 무찌른다. 이처럼 몸 밖에 기계장치를 더해 힘을 증강해주는‘외골격 로봇(exoskeleton robot)’은 최근 전세계 주요 기업ㆍ대학 연구소들이 개발 경쟁을 벌이고 있는 분야다. 우리나라에서도 지난해 현대차가 산업용 웨어러블 로봇(wearable robot) 개발해 미국 앨라배마 공장에 투입한 바 있다. 웨어러블 로봇은 하반신 마비 환자나 거동이 불편한 노인은 물론, 군인ㆍ소방관ㆍ구조대 또는 산업용으로도 쓰임새가 무궁무진하다. 문제는 아직은 일상생활에 활용하기에는 크고 무거워 부담스럽다는 점이다.  
 
국제학술지 사이언스는 16일 미국 하버드대 생체모방공학 위스연구소의 코너 월시 교수(교신저자)와 김진수 연구원(공동 1저자, 박사과정), 이기욱 중앙대 기계공학부 교수(공동 1저자) 등이 참여한 웨어러블 로봇‘엑소수트(Exosuit)’ 개발 성과를 발표했다. 기존의 거추장스런 외골격형 로봇이 아닌, 옷처럼 편안하게 직물로 만들어진 말 그대로의 웨어러블 로봇이라는 점이 눈에 띈다. 옷처럼 입기만 하면 걷거나 달리는 등 어떤 형태의 발걸음이라도 힘이 덜 들게 도와주는 장치다. 이번 연구 성과는 사이언스 표지 논문으로 실렸다.
엑소수트

엑소수트

 
사이언스에 따르면 기존에 개발된 웨어러블 로봇은 걷거나 뛰는 동작 중 하나만 도와주는 장치였다. 걷는 것과 뛰는 것은 생물역학적 측면에서 근본적으로 다른 동작이기 때문에 한 장치로 두 가지를 모두 해결하기 어려웠다.  
 
연구진이 개발한 엑소수트는 무게가 5㎏에 불과하며, 허리와 허벅지에 감싸는 직물 벨트와 등 아래쪽에 있는 모바일 구동 시스템으로 구성돼 있다. 엑소수트에 달린 와이어의 길이가 다리의 움직임에 따라 조절되며 다리에 힘이 덜 들어가게 해준다. 관성측정센서(IMU)도 있어 몸의 무게중심 변화를 파악하고 동작을 보조하는 힘을 지원해준다. 사람이 이 수트를 입고 에너지 대사량을 측정한 결과 걸을 때는 대사량을 9.3%, 달릴 때는 4%를 줄일 수 있는 것으로 나타났다.  
 
하버드대 연구진은 달리기용과 보행용 엑소수트를 2017년과 2016년 각각 개발한 바 있다. 이번에는 두 가지 움직임에서 모두 쓸 수 있게 인공지능(AI) 기술을 도입해 장치를 개량했다.
 
월시 교수는 “걸음걸이가 불편한 사람들, 신체적으로 힘든 일을 해야해서 늘 부상 위험에 노출된 산업 종사자들, 또는 주말 레저용 등 다양한 분야에 엑소수트를 이용할 수 있다”고 말했다.
 
최준호 기자 joonho@joongang.co.kr  
 
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