세브란스병원 재활의학과 나동욱 교수와 KAIST 기계공학과 공경철 교수팀이 세계보조공학 올림픽 ‘사이배슬론(Cybathlon) 2020’ 대회에 출전하게 될 웨어러블 로봇 ‘워크온슈트 4’를 공개했다.

사이배슬론 2020은 신체 일부가 불편한 장애인들이 로봇과 같은 생체 공학 보조 장치를 착용하고 겨루는 국제대회다.

나동욱·공경철 교수팀은 2016년 스위스 취리히에서 열린 1회 대회에서 웨어러블 보행보조로봇 종목에 유일한 한국팀으로 참가해 워크온슈트로 3위를 차지한 바 있다.

이번 워크온슈트 4는 두 다리를 감싸는 외골격 형태로 모터를 이용해 보행을 보조하는 웨어러블 보행보조 로봇이다. 하지마비 장애인이 착용할 경우 일어나 걷을 수 있으며, 계단, 오르막/내리막, 옆경사, 문 열기, 험지 등 장애물에도 어려움 없이 움직임이 가능하다.

특히 이번 워크온슈트 4의 경우 그동안 로봇의 무게를 착용자가 부담해야 되는 부분을 개선해 오랫동안 서 있어도 힘들지 않도록 개선됐다.

(사진 ▶ 이주현 선수(가운데)가 사이배슬론 2020 참가를 위해 워킹 훈련을 받고 있다. 나동욱 교수(왼쪽)가 이주현 선수의 훈련에 참가해 워크온슈트 4의 적합성을 체크하고 있다.)

지면 상태와 착용자에 따라 보조력이 달라질 수 있도록 로봇의 물리적 특성을 관측하고 제어하는 기술도 개발해 다양한 지형에서 30걸음 정도 걸으면 로봇이 착용자에게 가장 적합한 보행패턴을 분석해 지원한다.

험지나 경사로에서도 속도를 줄이지 않고 걸을 수 있으며, 하중을 100Kg까지 감당할 수 있어 하반신마비 장애인을 위한 보행보조 뿐 아니라 향후 산업용으로도 활용이 가능할 것으로 기대되고 있다.

로봇의 구조설계와 시스템 소프트웨어는 나동욱·공경철 교수가 공동창업한 ㈜엔젤로보틱스가 담당했다. 로봇에 대한 설계와 제어는 공경철 교수가, 보행 보조기로서의 구조와 대상자를 위한 필수기능 등 생체역학은 나동욱 교수가 참여했다.

개인맞춤형 탄소섬유 착용부는 재활공학연구소가 개발하였고, 동작생성은 영남대학교 로봇기계공학과에서, 로봇 착용 후 보행 및 신체기능 변화 등 로봇의 효과검증과 인체적합성 평가는 세브란스 재활병원에서 진행했다.

나동욱·공경철 교수팀은 지난 2월 25일 사이배슬론 2020 선수선발전을 개최하고 김병욱(남, 46)·이주현(여, 19) 두 선수를 최종 선발해 개별 맞춤형으로 제작된 워크온슈트 4를 제공하고 훈련을 진행하고 있다.

나동욱 교수는 “워크온슈트 4에는 지난 4년간 각 분야 전문가들이 노력한 기술이 집약되었고 선수들 역시 열심히 훈련에 임하는 만큼 이번 사이배슬론 2020에서는 좋은 결과를 기대한다”며 “대회에서 좋은 성적을 거두는 것이 끝이 아니라 사고나 질병으로 걷기 힘든 환자들을 위한 보행보조 로봇의 보급도 더 빨라지게 되기를 바란다”고 말했다.