'로봇 입어보니'...재활부터 걸음 보조·허리 보호까지

‘로봇을 입는다’는 개념이 점차 보편화될 전망이다. 일부 의료 현장에서 재활 목적으로 쓰던 웨어러블(착용형) 로봇이 점차 산업과 일상용으로 외연을 확장하는 중이다. 국내에서도 관련 제품이 잇달아 등장하며 관심을 모았다.

엔젤로보틱스는 국내 웨어러블 로봇 선두 업체다. 공경철 KAIST 교수가 나동욱 신촌세브란스 재활병원 전문의와 함께 2017년 설립했다. 핵심 기술은 몸에 붙이는 센서 없이도 정밀한 힘 제어가 가능한 구동기 설계와 제어 능력이다. 현재는 삼성전자, LG전자, CJ대한통운 등 다양한 기업과 파트너 관계를 맺고 있다.

엔젤로보틱스 주요 제품군은 재활의료 분야 ‘메디(MEDI)’, 산업안전 ‘기어(GEAR)’, 일상생활 보조 ‘슈트(SUIT)’, 부품·모듈 ‘키트(KIT)’ 4가지다. 사람의 신체 능력을 회복하는 것부터 유지, 증강, 초월하는 기능에 관심을 갖고 있다. 기자는 기어와 슈트 제품을 직접 체험해보며 효과를 살펴봤다.

■ "산업현장서 주목받는 근골격 보조 슈트"

가장 먼저 기어 브랜드의 웨어러블 슈트 ‘엔젤(Angel) X L20’을 입어봤다. 이 제품은 무거운 물건을 들어 올리는 동작에서 허리와 팔에 가해지는 부담을 덜어주는 장치다. 탄성체를 기반으로 작동해 동력이 필요 없다. 구동체계가 없으므로 엄밀히 말하자면 로봇으로 분류되지 않는다. 착용하면 별도 충전 없이 상시 최대 32Nm의 보조력을 제공한다.

L20은 상체 착용부와 허리 벨트, 허벅지 판이 파이프로 연결된 형태다. 착용도 간단했다. 백팩을 메듯이 상체부터 로봇을 입고, 허리 벨트와 허벅지 스트랩을 고정하면 된다. 착용법을 숙지하면 20~30초 내에 탈착이 가능한 수준이다.

로봇을 입는 순간 별다른 변화가 느껴지지는 않는다. 무게도 3kg 수준이라 움직임이 불편하지 않았다. 짐을 들어 올리거나 옮길 때 비로소 효과가 느껴진다. 다이나믹한 변화를 내기보다는 사용자 근력을 보조한다는 측면에서 의미가 있다. 신체부담 작업에서 허리 부위 근골격계를 보호하고 부상을 예방해준다.

기자가 엔젤X L20을 착용하고 짐을 들어 올리고 있다. (사진=지디넷코리아 신영빈 기자)

엔젤로보틱스에 따르면 제품 착용 전과 후의 근활성도를 측정하면 허리 부위 근육 사용량이 약 20% 감소하고, 허벅지 부위 근육 사용량이 약 30% 감소하는 것으로 나타났다. 특히 10kg 중량물을 반복적으로 운반하는 동작을 하였을 때 에너지 소모량이 약 15% 줄어든다.

현재 다양한 산업현장에서 사용하고 있다. 주로 물류, 제조, 건설, 농업 및 일상생활 영역에서 활용된다. 제품은 착용자의 키와 체중에 따라 4가지 사이즈로 제작되며, 작업 유형에 따른 보조력 선택과 상지 보조모듈, 장갑 등 옵션을 선택해 주문할 수 있다.

■ "일상서 보행 보조하는 로봇 올해 출시"

두 번째로 입어본 제품은 ‘엔젤 슈트(Angel SUIT) H10’이다. 슈트(SUIT)는 엔젤로보틱스가 일상생활 중 보행과 운동을 보조하기 위해 만든 로봇 브랜드다. 제품은 연내 출시할 예정이다. 엉덩 관절 보조 로봇 ‘H10’과 무릎 관절 보조용 ‘K10’, 완전 의지가 가능한 ‘워크온 슈트(WalkOn SUIT)’로 나뉜다.

엔젤 슈트 H10은 엉덩 관절 기능을 보조하고 보행 능력과 안정성을 높여주는 제품이다. 허리와 무릎 스트랩으로 간편하게 착용할 수 있다. 구동기가 들어간 웨어러블 로봇인 만큼 착용 시 곧바로 걸음이 가벼워지는 느낌을 받았다. 착용자의 보행 의도를 파악하고 패턴을 분석해 능동적인 보조력을 제공하는 것이 특징이다.

엔젤 슈트 'H10'을 착용하자 걸음이 가벼워졌다. 보행 의도에 맞게 로봇이 보조력을 가해준다. (사진=지디넷코리아 신영빈 기자)

제품은 ▲구동기와 골반 하드쉘 ▲허벅지 하드쉘과 연결 프레임 ▲컨트롤 모듈과 배터리 모듈 ▲배터리·LED로 구성됐다. 독특한 점은 컨트롤러·배터리 모듈이 탈착이 가능한 것이다. 컨트롤러를 통해 보조력 조절이 가능하며 LED를 통해 이를 직관적으로 파악할 수 있다.

구동기가 허리 좌우에 위치한 것도 특징이다. 허벅지 바깥쪽으로 연결된 프레임이 동력을 전달한다. 제품은 다리 한 쪽만 보조하는 단측, 혹은 양 다리를 모두 보조하는 양측으로 선택해 이용할 수 있다. 무게는 양측 기준 2.5kg이다. 2천650mAh 리튬이온 배터리를 탑재했다.

■ "하지 불완전마비 환자용 보행훈련 로봇"

착용형 보행재활로봇 ‘엔젤렉스 M20’은 다른 착용자가 이용하는 모습을 옆에서 지켜볼 수 있었다. 엔젤렉스 M20은 엔젤로보틱스의 핵심 기술이 집약된 제품이다. 힘제어 기술을 활용해 환자가 필요할 때 적절한 보조력을 전달하는 것이 특징이다. 백팩과 전용 태블릿, 가이드 버튼, 구동기, 착용부, 아웃솔로 이뤄졌다.

엔젤렉스의 의도파악 기술은 각 관절에 장착된 11개 센서가 착용자 움직임을 관찰하고, 지면에서 전해지는 힘을 측정하는 방식으로 보행 의도를 감지한다. 로봇이 보행 의도를 감지하면 각 관절에 필요한 보조력을 계산한다. 계산된 보조력이 정밀하게 전달될 수 있도록 모터를 제어하면 환자에게 부족한 힘을 보탤 수 있다.

엔젤로보틱스 관계자가 '엔젤렉스 M20'을 착용하고 걷는 모습 (사진=지디넷코리아 신영빈 기자)

제품은 일어서거나 앉기, 서있기, 걷기, 계단, 스쿼트, 평지보행 등 7가지 훈련 모드를 지원한다. 치료사를 위한 데이터 관리 기능도 유용하다. 환자 훈련 상태를 기록하고 분석하기 위한 데이터 관리 기능을 제공한다. 환자 보행 동작에 대해 리포트를 제공해 훈련에 참고할 수 있다.