한국기계연구원, 의복형 웨어러블 로봇 기술 개발

▲ 근육 옷감을 무릎에 착용한 모습

한국기계연구원(원장 박상진)은 박철훈 로봇메카트로닉스연구실 책임연구원 연구팀이 택배부터 건설 노동까지 근력이 필요한 작업 현장에서 쓸 수 있는 근육옷감 로봇 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 

웨어러블 로봇은 크게 아이언맨 슈트처럼 딱딱한 외골격형과 스파이더맨 슈트처럼 부드러운 의복형으로 나뉜다. 연구팀은 스파이더맨 슈트처럼 가볍고 부드럽지만 근육처럼 스스로 힘을 낼 수 있는 의복형 웨어러블 로봇 기술을 개발했다.

머리카락 굵기 4분의 1 정도인 40㎛(마이크로미터) 두께 형상기억합금을 스프링 형태 실로 제작한 뒤 옷감을 짜듯 근육옷감을 직조했다. 옷감처럼 자르거나 접을 수 있고 무게는 종이컵 하나 정도인 6.6g에 불과하다.

근육 옷감은 전류 흐름에 따라 근육처럼 수축과 이완을 반복하며 힘을 내는 방식으로 작동한다. 자체 무게 1500배에 달하는 10㎏까지 들어올릴 수 있다.

연구팀은 다리나 팔에 근육 옷감을 붙인 뒤 앉았다 일어서기, 계단 오르기, 무거운 짐 들기 등 동작을 보조하는 실험을 진행한 결과, 평소 사용하던 근력의 절반에도 동작을 수행할 수 있었다고 설명했다. 형상기억합금을 스피링 실 형태로 만들어 근육 옷감을 직조하는 방식이어서, 기존 직조기로 대량생산도 가능할 전망이다.

연구팀은 향후 직조 근육옷감 및 이를 적용한 근력 보조 의복형 웨어러블 로봇의 기술이전을 추진하고, 직조용 형상기억합금 스프링 실의 굵기를 지금보다 더 가늘게 만드는 등 직조 근육옷감의 성능을 향상하기 위한 연구를 지속할 계획이다.

박철훈 책임연구원은 “근육옷감 직조기술은 노동 작업환경 개선 뿐 아니라 착용형 재활기기, 마사지기기 등 헬스케어 분야까지 폭넓게 적용될 수 있는 원천기술”이라며 “이 직조기술을 적용하면 웨어러블 로봇 제조공정의 경제성을 수백, 수천만원대에 양산 가능한 수준까지 개선할 수 있어 다양한 신산업 창출도 가능할 것”이라고 말했다.