한국기계연구원 로봇메카트로닉스연구실 박성준 연구원은 의복형 유연 웨어러블 로봇(Soft wearable robot)의 특성을 설명하고 있다./에이티엔뉴스=이기종 기자

한국기계연구원은 첨단생산장비연구본부 로봇메카트로닉스연구실 연구팀이 옷감처럼 가볍고 둘둘 말 수 있으면서도 큰 힘을 발휘하는 의복형 웨어러블 로봇을 개발했다고 26일 밝혔다.

웨어러블 로봇은 착용자의 보행능력을 향상시키거나 무거운 물체를 운반할 수 있도록 기계적인 힘을 더해주는 로봇 시스템이다.

그러나 현재 웨어러블 로봇은 곤충의 껍질과 유사한 외골격형 웨어러블 로봇(Hard wearable robot)이 대부분이고 특히 모터나 공압 구동 방식으로, 작동 소음이 있고 무거우며 상대적으로 비싼 것이 단점이다.

이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 형상기억합금에 전류가 흐르면 수축하는 성질을 적용해 의복형 웨어러블 로봇에서 필요한 장치와 핵심기술을 개발했다.

한국기계연구원 첨단생산장비연구본부 로봇메카트로닉스연구실이 개발한 의복형 유연 웨어러블 로봇(Soft wearable robot)의 핵심장치와 부품./에이티엔뉴스=이기종 기자

이 장치에는 직경 0.5mm 이하의 가는 형상기억합금을 스프링 다발로 만들어 20g 수준의 가벼우면서도 근육처럼 수축하며 10kg의 무게를 들어 올릴 수 있는 옷감형 유연구동기를 개발했다.

특히 이 유연구동기와 배터리, 제어기 등을 모두 포함한 의복형 웨어러블 로봇의 무게는 약 1kg 정도이다.

이 무게는 일반 성인이 입는 옷 수준이며 근력보조가 필요할 때만 선택해 로봇과 신체를 연동할 수 있어 전력 낭비가 적고, 배터리가 모두 소진되어도 평소 일상복처럼 입고 다닐 수 있다.

이 연구개발의 결과에 의하면 개발된 의복형 웨어러블 로봇은 기존 웨어러블 로봇에 비해 월등히 가볍고 편안하며 필요할 때만 선택해서 근력을 보조받을 수 있어 효율적인 것으로 분석했다.

또 유연 웨어러블 로봇(Soft wearable robot)은 가볍고 저렴하며 장시간 착용해도 편안해 일상복처럼 입을 수 있다.

이 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.

의복형 유연 웨어러블 로봇(Soft wearable robot)을 개발한 한국기계연구원 첨단생산장비연구본부 로봇메카트로닉스연구실 박성준·최경준 연구원./에이티엔뉴스=이기종 기자

연구원 관계자는 “의복형 웨어러블 로봇은 택배, 물류 등 신체 일부분을 반복적으로 사용하는 분야의 작업환경을 개선할 수 있다”며 “향후 고령화 시대의 노동인력 감소 문제를 해결할 수 있는 좋은 대안”이라고 말했다.

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

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