생기연, 세계 최경량 무릎 웨어러블 로봇 개발
종아리 21%, 허벅지 17% 근육 활동 감소

한국생산기술연구원이 개발한 경량 무릎 보조 웨어러블 로봇 '에어니(AirKNEE)'를 연구진이 착용하고 있다. 생기연 제공

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국내 연구진이 기존 무릎 보조 로봇의 절반 무게로 사용자의 근골격계 부담을 40% 이상 줄일 수 있는 웨어러블(착용) 로봇을 개발했다.

한국생산기술연구원은 인간중심로봇연구부문의 안범모 수석연구원 연구팀이 무게 1.1㎏의 세계 최경량 무릎 보조 웨어러블 로봇 에어니(AirKNEE)를 개발했다고 9일 밝혔다. 이번 성과는 지난 7월 미국에서 개최된 국제로봇학회 ‘유비쿼터스 로봇 2025’에서 최우수 애플리케이션(응용) 상을 받았다.

무릎 보조로봇을 착용하면 보행 시 에너지 소모와 근육 부담을 줄일 수 있다. 일부 지자체들은 환경공무관들의 근골격계 질환을 예방하기 위해 이 로봇을 도입하고 있다. 서울 도봉구는 올해 상반기 무릎과 허리를 보조하는 로봇 4대를 도입했고, 금천구와 구로구도 시범 운영에 나섰다.

기존 무릎 보조 로봇의 무게는 한 대당 약 2.1㎏이다. 연구팀은 에어니의 부품 수를 줄이고 고성능 소형 모터를 적용해 착용 편의성을 높였다. 가볍지만 강도가 높은 폴리아미드12 소재로 프레임을 제작, 무게를 줄이면서도 센서를 활용한 정밀 제어 기술로 보행 지원 성능을 향상시켰다. 그 결과, 장시간 사용에도 피로와 압박을 줄였다고 연구팀은 설명했다.

실제 20㎏짜리 중량 조끼를 입은 채 에어니를 사용한 보행 실험을 했더니, 종아리 근육 활동은 약 21%, 허벅지 근육 활동은 약 17% 감소해 근육에 가해지는 부담이 줄어드는 것으로 확인됐다. 로봇은 또 사용자가 다리를 앞으로 뻗고 발뒤꿈치가 땅에 닿는 순간 등을 감지해 정확한 시점에 작동하는 것으로 확인됐다.

안 수석연구원은 "에어니는 근육 활동을 줄여 보행, 착석, 기립, 계단 및 경사로 이동 등 다양한 상황에서 효과를 발휘한다”며 “산업현장 근로자는 물론 일반 성인까지 다양한 사용자가 활용할 수 있도록 연구를 지속할 계획”이라고 말했다.

신혜정 기자 arete@hankookilbo.com