오르막도 자연스럽게..내 발처럼 편안한 스마트 로봇의족 개발

[이데일리 김혜미 기자] 사람의 발목 움직임과 무게를 그대로 재현하면서도 비용을 기존 5분의 1 수준으로 낮춘 ‘스마트 로봇의족’이 개발됐다.

한국기계연구원이 개발한 스마트 로봇의족. 기계연 제공

26일 한국기계연구원 대구융합기술센터 의료지원로봇연구실은 ‘경량 고출력 통합구동모듈’ 기술을 이용해 실제 발목처럼 가벼우면서도 발목이 바닥을 차는 힘은 세계 최고수준으로 구현한 로봇의족을 개발했다고 밝혔다.

한국산업마케팅연구소에 따르면 2016년 기준 전세계적으로 하지절단 장애인은 1081만5000명에 이르며, 로봇의족 시장 규모는 10조원에 이른다. 국내의 경우 하지절단 장애인 수는 2만7000명, 시장규모는 254억원으로 추산된다.

연구팀은 기존에 해외에서 개발된 로봇의족의 경우 비용이 비현실적으로 높고, 구입하려면 현지에 3개월 이상 체류해야 하는 등의 어려움이 있다는 데 주목하고 3D 모션캡쳐 시스템과 지면반력측정기 등 다양한 측정 시스템을 이용해 맞춤형 보행모델을 개발했다.

로봇의족은 개인별 보행모델에 따라 착용자의 보행속도와 지면 경사도를 순간적으로 측정, 출력토크를 조정해 자연스런 보행을 돕는다. 이번에 개발된 로봇의족은 발목 관절을 30도까지 움직일 수 있고, 발목 회전력의 크기를 뜻하는 토크출력은 150Nm(뉴턴미터)로 실제 걸을 때처럼 발로 땅바닥을 차는 반동을 그대로 구현할 수 있다. 무게는 실제 발목 무게와 비슷한 1.4kg이다.

이는 현재 세계 최고 기술력으로 평가받는 미국 바이오닉스(BIONX)사의 ‘바이오엠(BioM)’ 모델과 비교할 때 출력은 150Nm으로 같지만, 무게는 0.4kg 더 낮아진 것이다. 가격은 1500만~2000만원 수준으로 현재 해외에서 판매되는 제품가격 8000만~1억원보다 대폭 낮췄다.

해외에서 판매 중인 로봇의족. 기계연 제공

연구팀은 중소기업인 에스티엔지와 기술이전 계약을 체결했으며 현재 해운대백병원과 하지절단 환자를 대상으로 상용화를 위한 임상실험을 진행하고 있다. 올 연말까지 배터리 1회 충전시 4시간 동안 연속 사용할 수 있도록 할 계획이며 상용화는 내년부터 가능할 전망이다.

우현수 기계연 책임연구원은 “로봇의족을 쓰고 싶어도 너무 비싸 엄두를 내지 못했던 국내 환자들의 재활에 큰 도움이 될 것으로 본다. 2단계 연구로 뛰는 것도 가능한 로봇의족을 개발할 계획”이라면서 “로봇기술은 제조 및 재난구조 로봇 하지 개발에, 보행모델 분석기술은 일반 환자의 근력보조기나 웨어러블 로봇의 동작 제어에 활용할 수 있는 원천기술”이라고 말했다.

스마트 로봇의족을 착용한 환자의 임상실험 모습. 기계연 제공