국내 연구진, 노동자 척추 부상 줄여주는 '로봇 슈트' 개발

서울대 연구진 국제학술지 발표
비대칭 동작에도 허리·척추 보조
"상용화하면 삶의 질 올라갈 것"

서울대 연구진이 개발한 웨어러블 외골격 로봇 슈트 'BBEX'를 착용한 모습을 표현한 그래픽. 사이언스 로보틱스 제공

국내 연구진이 새로운 형태의 '외골격(Exoskeleton) 로봇 슈트'를 개발했다. 영화 '아이언맨'에서 주인공이 아이언맨 슈트를 입었을 때 힘이 강해지는 것처럼, 무거운 짐을 옮기는 노동자들이 착용하면 허리 부상은 줄이고 작업 능률은 올리는 효과를 낼 수 있을 것으로 기대된다.

서울대 기계공학부·체육교육과 공동 연구진은 산업 현장 노동자의 신체 피로도를 낮춰주는 웨어러블(착용할 수 있는) 외골격 로봇 슈트 'BBEX'를 개발해 국제학술지 '사이언스 로보틱스' 24일 자에 발표했다.

무거운 짐을 드는 등 허리를 많이 사용하는 동작을 반복하는 노동자들에게는 요추염좌(허리 인대 손상)가 쉽게 생길 수 있다. 과거 허리를 보조하는 로봇 슈트가 개발된 적 있으나, 대개 허리를 굽히고 펴는 것과 같은 '대칭 동작'에 한해서만 도움이 됐다. 실제 노동 현장에선 허리를 한쪽으로 치우쳐 구부리거나 비트는 등의 '비대칭 동작'을 하는 경우가 더 많다는 점을 감안하면 기존 로봇 슈트는 실효성이 떨어질 수밖에 없다.

연구진은 척추 기립근의 구조와 기능에 주목했다. 척추를 양쪽에서 받쳐주는 척추 기립근은 몸을 양옆으로 구부리거나 한쪽에만 힘이 가해질 때 압력을 주변으로 분산시켜서 허리 통증을 완화해준다. 이에 로봇 슈트(BBEX)를 척추 기립근과 비슷한 형태로 설계했고, 그 결과 비대칭 동작을 할 때 척추와 허리 움직임을 보조할 수 있음을 확인했다고 연구진은 설명했다.

인체에 직접 적용도 해봤다. 연구진은 20대 남성 11명을 모집해 BBEX를 착용했을 때와 착용하지 않았을 때 각각 비대칭 동작을 반복하게 하고, 등 근육과 관절 피로도, 척추 압력, 심박수 등을 확인했다. 그 결과 BBEX를 착용했을 때 척추와 허리에 가해지는 무게와 압력이 분산돼 신체 피로도가 감소함을 확인했다.

연구진은 자체 개발한 외골격 로봇 슈트를 성인 남성이 착용했을 때(오른쪽)와 착용하지 않았을 때(왼쪽) 동일한 지점(A1~3, B1~3)에 가해지는 압력과 피로도를 비교했다. 사이언스 로보틱스 제공

연구를 이끈 박용래 서울대 기계공학부 교수는 "기기를 착용했을 때 대부분의 지표에서 긍정적인 효과가 있는 걸로 나타났다"면서 "아직 현장에서 착용하기엔 무겁기 때문에 경량화 작업을 거친 뒤 상용화하면 작업자들의 삶의 질이 향상될 것"이라고 말했다.

전하연 인턴 기자 psstella@naver.com