보건타임즈 : 국내연구팀 세계 최고 '발목형 로봇의족' 개발

해운대백병원-기계연 '발목절단 환자 임상' 곧 상용화
출력 150 Nm, 외국산과 같지만 '무게 0.4㎏' 가볍다
가격 ' 시중 수입 산의 1/5 수준'

[보건타임즈] 발목 등 무릎 아래부위를 잃은 환자의 보행을 돕는 '발목형 로봇의족(사진)'이 한국기계연구원(원장 박천홍)에 의해 개발했다.(자료 연구결과)

이 로봇의족의 발목의 움직임은 세계 최고 수준으로 자연스럽게 모사하면서 무게가 가장 가벼운데다 착용하기 쉬우며 편하다.
게다가 가격은 시중 수입 산의 1/5까지 낮춘 선이다.

기계연 대구융합기술연구센터 의료지원로봇연구실은 고유의 '경량 고출력 통합구동모듈' 기술을 이용, 무게는 실제 발목과 비슷할 정도로 가벼우면서 바닥을 차는 발목의 힘은 세계 최고 수준까지 구현한 로봇의족을 개발해냈다.(좌측 사진 메커니즘)
통합구동모듈이란 모터와 감속기, 센서가 통합된 집합체를 말한다.

이 로봇의족은 발목 관절을 30°까지 움직일 수 있을뿐더러 발목 회전력의 크기(토크 출력)가150 Nm으로 실제 사람이 걸을 때처럼 발로 땅 바닥을 차주는 반동을 그대로 되살렸다.

로봇의족은 1.4㎏으로 세계 최고의 기술력을 갖춘 것으로 평가받는 미국 BIONX사 'BioM' 모델과 비교해 출력은 150 Nm으로 같지만 중량이 1.8 ㎏보다 0.4 ㎏을 가벼우며 실제 인간의 발목 무게와 유사한 수준이다.

이 연구는 한국기계연구원 주요사업 '하지절단 환자를 위한 발목형 로봇의족 개발' 과제의 지원을 받아 수행됐으며 국내 특허등록과 미국 특허출원을 마쳤다.
이 로봇의족의 핵심기술 모터 설계기술은 중소기업에 이전했으며 현재는 해운대백병원과 하지절단 환자를 대상으로 상용화를 위한 임상 중에 있다.

연구팀은 환자의 보행동작을 정밀하게 분석하기 위해 3D 모션 캡쳐 시스템과 지면반력측정기 등 다양한 측정 시스템을 이용, 이를 바탕으로 개인별로 최적화된 맞춤형 보행모델을 개발해냈다.

로봇의족은 개인별 보행모델에 따라 착용자의 보행속도와 지면의 경사도를 순간적으로 측정, 출력 토크를 조정함으로써 하지절단 환자가 자연스러운 보행을 하도록 돕는다.
실제 해운대백병원은 지난 2016년부터 이를 개발한 연구팀과 협력을 통해 발목절단 환자를 대상으로 시작품 착용실험을 진행해왔다.(우측사진)

여기에 연구팀은 핵심 기술을 자체개발함으로써 로봇의족 1대당 판매가를 1,500만 원까지 낮춰 가격경쟁력을 확보한 만큼 국내외시장 진출을 서둘러 준비하고 있다.

현재 해외에서 판매되는 로봇의족은 1대당 가격이 8,000만 원 선이다.
가격이 고가일 뿐만 아니라 의족에 적용할 보행모델을 개발하기 위해선 환자가 미국 현지에 3개월 이상 체류해야 하는 등 사실상 구입이 어려운 실정이었다.

이번에 국내연구팀이 개발에 성공한 로봇의족이 상용화 되면 국내 하지 절단 환자의 재활을 도울 수 있을 뿐더러 세계로봇의족 시장에 진출가능성이 좀더 커질 전망이다.

한국산업마케팅연구소의 2016년 분석에 따르면 세계 로봇의족의 시장 규모는 10조 원, 국내 시장 규모는 254억 원에 달할 것으로 추정되고 있다.

우현수 책임연구원은 "지금까지 로봇의족을 쓰고 싶지만 너무 비싼 가격에 엄두를 내지 못했던 국내 환자들의 재활에 큰 도움이 될 수 있을 것"이라며 "로봇기술은 제조와 재난구조 로봇의 하지 개발, 보행모델 분석기술은 일반 환자의 근력 보조기나 웨어러블 로봇의 동작 제어에 각기 활용할 수 있는 원천 기술"이라고 말했다.