가벼운 웨어러블 로봇 경쟁…배터리 없는 엑소수트 가능성 제시

• 웨어러블 로봇이 점점 가벼워지고 있다. 모터와 배터리를 탑재한 전동식 중심이었던 웨어러블 로봇 시장에서, 최근에는 별도 동력 없이 보행 부담을 줄이려는 ‘무동력(passive) 엑소수트’ 연구도 이어지고 있다.

  웨어러블 로봇 기업 휴로틱스(대표 이기욱)는 미국 일리노이대학교 시카고(UIC) 김명희 교수 연구팀과 공동 수행한 무동력 웨어러블 로봇 연구 결과가 국제 학술지 ‘IEEE Transactions on Biomedical Engineering(IEEE TBME)’에 게재됐다고 6일 밝혔다.

  IEEE TBME는 생체의공학 분야 국제 학술지로, 웨어러블 로봇과 재활공학, 바이오메카닉스 분야 연구가 다수 발표되는 저널이다.

  이번 연구는 발목 부상이나 골절 회복 과정에서 사용하는 워킹 부츠(Walking Boot) 환경에 주목했다. 워킹 부츠는 회복 과정에 필요한 보조기지만, 보행 비대칭성과 에너지 소모 증가 문제가 꾸준히 제기돼 왔다.

  한미 공동 연구팀은 워킹 부츠 착용 상태에서 무동력 고관절 엑소수트(Passive Hip Exosuit)가 보행 부담에 미치는 영향을 분석했다. 해당 엑소수트는 모터나 배터리 없이 고무 밴드의 탄성 에너지를 활용해 고관절 움직임을 보조하는 구조다.

  
  

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  ▲ 무동력 고관절 엑소수트 적용 전후 보행 대사율과 신체 부담 변화를 비교한 결과. 연구팀은 사용자 적응 훈련 이후 보행 시 대사 에너지 감소 경향이 관찰됐다고 설명했다. /자료=휴로틱스

  
  

  논문에 따르면 연구팀은 엑소수트 착용 후 사용자 적응 기반 보행 훈련인 ‘강제 탐색 훈련(Enforced Exploration Training)’을 병행했을 때 보행 시 소모되는 대사 에너지가 감소하는 경향을 확인했다. 엑소수트 미착용 조건 대비 약 3.5%, 훈련 전 대비 최대 6.2% 수준의 대사 에너지 감소가 관찰됐다고 연구진은 설명했다.

  다만 이번 연구는 건강한 성인을 대상으로 제한된 실험 환경에서 수행된 생체역학 기반 연구로, 실제 환자 대상 장기 재활 효과를 검증한 임상 연구는 아니다. 연구 결과에는 장비 자체 효과뿐 아니라 사용자 적응 훈련 효과도 함께 반영됐을 가능성이 있다는 점에서 추가 검증이 필요하다.

  최근 웨어러블 로봇 분야에서는 장비 무게와 배터리 사용 시간을 줄이려는 연구가 이어지고 있다. 특히 무동력 소프트 엑소수트는 구조가 가볍고 충전이 필요 없다는 점에서 장시간 착용 가능성을 높일 수 있는 방향으로 주목받고 있다.

  무동력 구조는 보조 출력에 한계가 있고 사용자별 적응 과정이 필요하다는 점에서, 실제 의료·재활·산업 현장 적용까지는 추가 연구와 검증이 필요한 단계다. 이번 연구 역시 워킹 부츠 착용 환경에서 보행 보조 가능성을 탐색한 초기 연구에 가깝다.

  휴로틱스는 현재 전동식 보행 재활 슈트 ‘H-Medi(에이치메디)’를 포함해 동력형·무동력형 웨어러블 로봇 연구를 함께 진행하고 있다고 밝혔다.

  
  

• 김정아 기자 [e-mail]

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