10g으로 15kg 견디는 ‘초경량 웨어러블’ 실현…팔꿈치 어깨 허리 3관절 동시보조 모바일 슬롯 머신 게임·어깨 모바일 슬롯 머신 게임도 개발 ‘개가’
한국기계연구원이 머리카락보다 가는 형상기억합금 코일실을 옷감처럼 직조해 초경량 ‘근육옷감’을 자동으로 대량 생산할 수 있는 장비를 개발했다. 옷처럼 입는 로봇의 상용화가 현실로 다가온 것이다.
한국기계연구원(원장 류석현)은 AI로봇연구소 첨단로봇연구센터의 박철훈 책임연구원팀이 가볍고 강력한 인공근육 구동기 ‘근육옷감’을 연속 대량생산할 수 있는 자동직조장비를 개발했다고 29일 밝혔다.
개발 장비는 머리카락 4분의 1 수준 굵기인 직경 25㎛ 형상기억합금 와이어를 코일 형태로 가공한 실로 근육옷감을 연속해 만든다. 근육옷감은 10g 무게로 10~15㎏을 들어올릴 수 있어 의복형 웨어러블 모바일 슬롯 머신 게임 핵심 구동기로 활용된다.
기존 형상기억합금 코일실은 금속 중심 실(심선)을 사용해 실을 당겼을 때 늘어나는 비율(연신율)이 낮아 자동 직조기로 근육옷감을 짜는 것이 어려웠다. 이에 천연사를 중심 실로 사용하는 근육옷감 구조와 제작 공정을 새로 개발했으며 직조기 구조도 개선했다.
기계연에서 개발한 근육옷감 구동기는 가볍고 유연해 팔꿈치·어깨·허리처럼 움직임이 복잡한 관절에도 자연스럽게 순응하며 능동 보조를 구현할 수 있다.
기계연 연구팀은 근육옷감을 적용해 세계 최초로 팔꿈치·어깨·허리 3관절을 동시에 보조하는 2kg 미만의 경량 의복형 웨어러블 로봇을 개발해 근육 사용량을 40% 이상 감소시켰다.
무게 840g에 불과한 초경량 어깨 보조 로봇도 구현됐다. 근육 약화 환자도 일상에서 부담 없이 착용하고 휴대할 수 있는 수준이다. 연구팀이 듀센 근이영양증 등 근육 약화 환자를 대상으로 서울대학교병원에서 초경량 어깨 보조 로봇 임상실험을 시행한 결과 어깨 움직임 범위가 57% 이상 개선됐다.
이번 성과는 근로자의 체감 노동 강도를 낮추고 환자의 삶의 질을 높이며 웨어러블 모바일 슬롯 머신 게임의 대중화와 산업 경쟁력 강화를 앞당기는 전환점이 될 것으로 기대된다.
박철훈 책임연구원은 “의복형 웨어러블 로봇 핵심 기술인 근육옷감의 대량생산 기술 개발을 통해 의료, 물류, 건설 등 다양한 현장에서 국민 삶의 질을 높이게 될 것으로 기대한다”며 “지금까지 기계연에서 축적해 온 다양한 웨어러블 로봇 기술을 하루빨리 상용화해 웨어러블 로봇시장을 선도할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 밝혔다.
2024년 기계연 최우수연구상을 수상한 이번 연구는 기계연 기본사업인 ACE 사업 및 산업통상부의 로봇산업핵심기술개발사업, 서울대학교병원 소아암·희귀질환지원사업단의 이건희 소아암·희귀질환 극복사업으로 수행되었으며, 이 연구성과는 재활공학 분야의 국제적 권위 학술지인 TNSRE(IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering) 2025년 10월호 온라인판에 게재됐다.
최지호 기자 jhochoi51@irobotnews.com