[유망기술] 옷감처럼 입는 인공근육 무거운 물건도 쉽게 번쩍
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[유망기술] 옷감처럼 입는 인공근육 무거운 물건도 쉽게 번쩍
  • 류승훈 기자
  • 승인 2019.08.23 09:57
  • 댓글 0
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유망 기술 미리보기 (9) 웨어러블 로봇
모터 불필요… 몇십만원대 제작 가능
업계와 공동작업땐 3년내 상용화 기대
◇박철훈 책임연구원이 웨어러블 로봇에 들어가는 형상기억합금 와이어를 짚어 보이고 있다. 그 뒤에 옷감형 유연구동기와 왼쪽으로 구동 제어기 장치가 놓여 있다.
◇박철훈 책임연구원이 웨어러블 로봇에 들어가는 형상기억합금 와이어를 짚어 보이고 있다. 그 뒤에 옷감형 유연구동기와 왼쪽으로 구동 제어기 장치가 놓여 있다.

건설공사장 등 산업현장이나 일상생활에서 착용한다면 아이언맨 슈트와 스파이더맨 슈트 중 어느 것이 더 편안할까. 스파이더맨 슈트가 훨씬 편하지 않을까.

최근 스파이더맨 슈트와 같이 입는 로봇의 가능성을 연 연구결과가 국내에서 나와 산업현장의 많은 관심을 받고 있다. 모터를 전혀 사용하지 않기 때문에 기계적인 로봇보다 스마트 옷감에 가까운 ‘입는 근육, 옷감형 유연구동기’가 그 주인공이다.

한국기계연구원 첨단생산장비연구본부 박철훈 책임연구원은 최근 의복형 웨어러블 로봇을 개발했다. 연구성과는 지난 6월24일 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 온라인판에 게재됐다. 보고서 제목은 ‘형상기억합금 기반의 옷감형태 인공근육으로 동작하는 의복형 웨어러블 로봇’이다.

기존 웨어러블 로봇은 입는 사람보다 로봇 자체에 초점을 맞춘 외골격형의 ‘딱딱한’ 형태라 활용도가 크게 떨어진다. 일본에서 가장 많이 보급된 로봇은 무거운 물건을 들어주는 동작만 가능한데도 가격이 우리돈 1000만원 수준에 달하고, 사람이 모터 두 개와 배터리, 모터 열을 식이기 위한 팬 장치까지 짊어지고 다녀야 하는 불편함이 있다. 

박철훈 책임연구원은 “작업복처럼 편안하고 익숙한 동시에 꼭 필요할 때만 보조근력을 활용할 수 있는 방법을 고민하다 ‘옷감형 유연구동기’를 개발했다”고 밝혔다.

이 기술은 형상기억합금에 전류가 흐르면 수축하는 성질을 활용했다. 웨어러블 로봇은 직경 0.5㎜의 형상기억합금을 지름 2.5㎜ 스프링 형태로 만들고, 이 스프링 20개를 점퍼의 이두박근 위치에 넣어 10㎏을 들어 올릴 힘을 만든다. 스프링 한 개가 근섬유 역할을 하고 여러개가 모여 근육처럼 큰 힘을 내는 원리다. 점퍼를 입은 사람은 자신의 근력에 로봇의 힘까지 함께 사용할 수 있다.

웨어러블 로봇은 유연구동기와 배터리, 제어기를 모두 포함해도 1㎏에 불과해 편의성을 크게 높였다. 더 큰 장점은 가격이다. 모터 등 기계장치가 거의 들어가지 않고 옷감과 형상기억합금, 전원장치 정도만 필요해 재료비가 매우 낮다. 기계 가격이 아니라 몇 십만원대 일반 의류 가격으로 제작이 가능하다.

아직까지 이 연구는 원리를 설명하는 단계에 머물고 있지만 향후 타이즈나 내복 형태로 만들어 사람의 모든 동작을 돕는 형태로까지 발전할 수 있다.

박 책임연구원은 “여러 산업군에서 관심을 보이고 있고, 특히 건설근로자용으로 만들면 추가연구와 양산이 더 빠를 것으로 예상한다“고 말했다. 또 “온열 조끼 등 스마트 의류에 대해 제작 경험이 있는 의류기업과 이를 대량으로 사용할 건설사 등이 컨소시엄 형태로 연구를 이어간다면 향후 2~3년 안에 상용화될 것”으로 전망했다. 

[류승훈 기자] ryush@kosca.or.kr

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