IT과학 / 착용로봇 상용화 근접 / 2009-02-04

 

아이언맨 실제로 등장하나?

전자신문 | 기사입력 2009.02.04 09:23

http://media.daum.net/digital/view.html?cateid=100031&newsid=20090204092313601&p=etimesi

 

[쇼핑저널 버즈] 40대 이상이라면 TV 드라마 시리즈 < 600만 불의 사나이 > 를 기억하고 있을 것이다. 사고로 잃은 신체의 일부를 기계장치로 대체해 가공할 힘과 능력을 보여준 스티브 오스틴 대령. 신체 내부 혹은 외부에 기계장치를 결합해 인간을 더 강하고 빠르게 만드는 것은 먼 미래의 일로만 여겨져 왔다.

웨어러블 로봇 기술은 인간의 신체 구조를 고려한 메커니즘 설계와 인간의 동작 의지를 쉽고 자연스럽게 입력할 수 있는 인간-로봇 인터페이스(Human-Robot Interface, HRI) 및 제어 시스템 설계가 핵심 기술이다. 아울러 장시간 필드에서 사용할 수 있는 독립전원 기술과 시스템 경량화를 위한 특수 소재 개발 및 스마트 컴퓨터 시스템과 연계한 시스템 통합 기술 등이 별도로 요구되는 종합적인 로봇 시스템 연구 분야라 할 수 있다.

인체의 잠재력을 확장하기 위해 인공장치를 이용하는 생체공학은 오랜 역사를 가지고 있다. 예를 들어 아라비아인에 의해 개발된 안경 역시 인공장치에 의한 인체 기능의 보완 혹은 확장이라고 할 수 있다. 로봇기술의 발달과 함께 드디어 기계장치가 인체와 본격적으로 결합하는 시대에 접어들고 있다.

미국 버클리 대학 기계공학과 카제루니(Homayoon Kazerooni) 교수 팀은 2004년에 자체 다리를 갖춘 웨어러블 로봇 시스템인 블릭스(BLEEX, Berkeley Lower Extremity Exokeleton)를 공개한 바 있다. 블릭스는 착용자의 모든 동작을 추적하면서 수십 킬로미터의 거리를 지치지도 않고 엄청난 무게의 짐을 운반할 수 있도록 돕는다.

블릭스(BLEEX, Berkeley Lower Extremity Exokeleton)

블릭스에 연결된 40여 개의 센서는 착용자의 움직임을 파악해 균형을 유지할 수 있도록 해준다. 각각의 센서와 근거리통신망(LAN)으로 연결된 제어 시스템은 인체의 신경 시스템과 거의 유사하게 작동해 각 센서에 입력된 데이터를 실시간으로 처리해 착용자의 동작을 돕는다. 동력으로는 첨단 유압장치를 채용해 부피는 작으면서도 강력한 파워를 낼 수 있게 한다.

블릭스는 애초 군사용으로 개발되었지만 카제루니 연구팀은 장애인 보행 보조용으로도 사용될 수 있도록 의학자 및 공학자들과 협력하고 있다.

그런가 하면 일본 사이버다인(Cyberdyne)은 착용자의 뇌 신호를 읽어 보행 장애를 겪는 사람의 보행을 도와주는 로봇 슈트 할(HAL, Hybrid Assistive Limb)을 양산할 계획이다.

일본 사이버다인의 로봇 슈트 할을 입은 한 남성이 30㎏짜리 쌀자루를 옮기는 시범을 보이고 있다.

웨어러블 로봇 할은 신체활동을 도와주는 로봇 의상이다. 이 장치를 팔과 다리에 부착하면 초인적인 힘을 발휘할 수 있다. 일본에서는 심각한 고령화로 인해 부족한 노동력을 해결하기 위한 방책으로 노인이나 장애인들이 걷거나 무거운 짐을 드는 것을 도와주기 위해 만들어졌다고 한다.

인간은 근육을 움직이려 할 때 뇌에서 뉴런이 근육에 신경신호를 전달해 근골격계가 움직이는 시스템이다. 이때 미약한 신체 전위신호가 피부 표면에 닿는데, HAL은 착용자의 피부 표면에 부착한 센서로 그 신호를 읽어, 이를 기초로 전원장치를 제어해 착용자의 근육 움직임과 동일하게 관절을 움직이도록 해준다.

이 로봇 슈트는 일본에서 월 임대료 22만 엔에 제공할 예정이다. 이 로봇 슈트의 개발은 장애자와 고령층에게 광범위한 혜택을 제공할 것으로 예상되고 있다. 영화 속 아이언맨이 현실로 우리 곁에 다가오고 있는 듯하다.

한양대 한창수 교수 팀의 웨어러블 로봇 핵사 웨어러블 로봇은 미국이나 일본에서만 개발되고 있는 것이 아니라 국내에서도 개발되고 있다. 바로 한양대학교 한창수 교수(기계공학과 첨단로봇연구실) 팀이 그 주인공이다. 한 교수가 개발하고 있는 핵사(HEXAR)는 인간의 신체구조를 고려한 메커니즘 설계기술과 HRI 기술을 바탕으로 한 센서 시스템 및 로봇 관절 제어기술 등을 기반으로 하고 있으며 의복 형태의 기계를 몸에 착용함으로써 인간의 물리적 능력을 증폭시키고 연장시켜준다. 핵사는 Hanyang EXoskeletal Assistive Robot의 약자며 군사(보병), 건설, 물류, 재난구조, 재활, 실버 등 6가지(hexa-)용도로 활용할 수 있다는 의미도 내포되어 있다. 핵사는 상·하체 통합 시스템으로 운영되며 사용 목적에 따라 상·하체를 분리하여 별도의 시스템으로 활용할 수 있는 것이 특징이다. 상체 시스템은 로봇 팔 말단부에 장착된 힘 센서가 사용자의 동작 의지를 인식하여 구동되며 최대 40kg의 하중 물을 자유자재로 움직일 수 있다. 이는 착용자가 로봇을 운영하기 위해 필요한 힘이 수킬로그램 내외 인 것을 감안하면 10배 이상의 근력을 증폭시키는 효과로 볼 수 있다. 하체시스템은 보행 보조기로 활용 가능하지만 상·하체 통합 시스템으로 운용 시 상체 시스템에서 핸들링 하는 하중물의 부하를 받쳐줘 사용자가 상체 시스템의 무게를 상당 부분 느끼지 않고 작업할 수 있도록 지원해준다. 또한 하체 시스템에 로봇의 척추 기능을 하는 등 모듈을 장착할 경우 최대 45kg의 중량물을 등에 싣고 가파른 언덕이나 계단 등도 손쉽게 이동할 수 있다.

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