보행 보조 웨어러블 로봇 효용성 국제 논문으로 입증...‘사이언티픽 리포트’ 게재
고령자 보행 능력 및 젊은 층 에너지 효율 개선 사례 및 데이터 담겨
위로보틱스 보행 보조 웨어러블 로봇 ‘윔(WIM)’이 핵심 기술과 보행 개선 효과에 대한 연구 결과를 토대로, SCI 등재 저널 국제 학술지 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)'에 등재됐다.
사이언티픽 리포트는 세계 3대 과학 저널 '네이처(Nature)'의 자매지다. 이번 연구 결과는 윔이 엑소스켈레톤(Exoskeleton) 무게 대비 보행 대사 에너지 절감 효율성에서 가장 높은 수준을 기록했음을 증명한 사례다. 여기에 낙상 예방 운동 효과까지 입증해 주목받고 있다. 여기서 엑소프켈레톤은 착용자의 신체 능력을 증강·보조하거나, 손상된 기능을 회복시키는 웨어러블 로봇 장치다.
이번 연구에는 이연백·김용재 공동대표, 연구개발(R&D) 팀 소속 연구원 등 위로보틱스 사단이 공동 저자로 참여했다. 연구팀은 이 과정에서 수원시영통구보건소와의 협력을 통해 임상 연구를 진행했다. 이를 통해 윔의 보행 보조 기능이 고령자의 보행 능력 개선에 미치는 효과를 실증적으로 확인했다.
구체적으로, 연구팀은 9명의 고령자를 대상으로, 4주간 총 8회 야외 보행 훈련을 실시했다. 결과에 따르면, 보행 속도는 10m 보행 시 14.8% 증가했고, 6분 보행 때는 10.6% 상승했다. 균형 능력에 대한 데이터도 담겼다. 균형·이동성 지표 TUG(Timed Up and Go Test)는 24.5% 개선됐고, 동적 균형 및 민첩성 척도 FSST(Four Square Step Test) 19.6% 상승했다.
윔은 하체 근력에도 영향을 미치는 것으로 드러났다. 발목 배측굴곡은 약 75.4%, 저측굴곡은 43.8% 강화된 것으로 확인됐다. 앞선 결과는 고령자의 보행 속도 향상뿐만 아니라, 보폭 증가와 하지 근육 활성화를 통한 균형 능력 향상에도 직접적으로 기인했다고 분석된다. 이를 통해 낙상 위험을 실질적으로 예방할 수 있을 것으로 보고 있다.
사측은 특히 고관절 보조가 발목 근력까지 강화시키는 효과는 향후 고령자 낙상 예방 프로그램에서 윔이 갖는 적용 가능성과 확장성을 보여주는 실증적 사례로 평가했다.
저자들은 논문을 통해 현재까지 발표된 총 12종의 상용·연구용 '로보틱 엑소스켈레톤(Robotic Exoskeleton)'과 윔을 비교 분석했다. 연구 결과 윔은 비교 대상 중 가장 가벼운 구조임에도 불구하고, 일반적으로 더 무겁고 복잡한 듀얼 구동기 기반 로봇과 동등하거나, 더 나은 효과를 도출했다. 대사 에너지 절감 효과를 보였고, 무게 대비 효율성에서는 가장 높은 수준의 효율을 기록했다.
위로보틱스는 연구 결과에서 ‘고관절의 동력 생성 기여도’와 ‘굴곡·신전 토크의 역 위상(Anti-Phase) 대칭성’에 주목했다. 기존 듀얼 구동기와 단일 방향 보조 방식과 달리, 단일 구동기(Actuator)로 양쪽 고관절의 양방향을 동시에 보조하는 메커니즘을 웨어러블 로봇에 구현한 점을 강조했다.
윔은 총 무게 1.6kg로 설계돼 무겁고 복잡한 구조의 기존 웨어러블 로봇 기체가 가진 단점을 개선한 모델이다. 병원·실험실 등 제한된 환경에서만 사용 가능했던 기존 기체의 한계를 넘어, 고령자의 안정적인 보행 기능 향상과 젊은 층의 보행 에너지 소비 효율 개선 모두에 효과를 드러내는 기술로 주목받고 있다.
위로보틱스는 이번 연구 결과를 기반으로, 향후 재활 치료, 시니어 헬스케어, 산업 현장 작업 보조 등 다양한 분야에서의 실사용 확대를 적극 모색할 계획이다. 이 가운데 위로보틱스는 올해 초 차세대 윔 시리즈 ‘윔S(WIM S)’를 출시한 바 있다.
한편, 위로보틱스는 국내외 휴머노이드 로봇(Humanoid Robot) 및 인공지능(AI) 연구 기관과 함께 차세대 휴머노이드 로봇 개발을 위한 '로봇 이노베이션 허브(Robot Innovation Hub)'를 충청남도 천안 소재 부지에 개소했다.
위로보틱스는 해당 허브를 거점으로, 사용성·경량화·소형화를 개선한 차세대 웨어러블 로봇 및 휴머노이드 플랫폼 개발을 가속화한다는 방침이다.
헬로티 최재규 기자 |
