- 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트’ 게재, 1.6kg 초경량 웨어러블 로봇 윔(WIM), 고령자 보행 능력 및 젊은 층 보행 에너지 효율 개선 효과 입증

- 고관절 역 위상(anti-phase) 토크 대칭성 활용한 단일 구동 매커니즘 기술력 인정

 

위로보틱스(WIRobotics)가 보행보조 웨어러블 로봇 ‘윔(WIM)’의 핵심 기술 및 보행 개선 효과에 대한 연구 논문을 세계 3대 과학 저널 ‘네이처(Nature)’의 자매지이자, SCI 등재 저널인 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포트’에 발표했다고 밝혔다.

 

이번 연구는 위로보틱스 R&D 팀의 임복만, 최병준, 노창현, 이제우 연구원과 공동대표 이연백, 김용재 공동대표(한국기술교육대학교 교수)가 공동 저자로 참여했다. 연구팀은 수원시 영통구 보건소와 협력하여 임상연구를 진행했으며, 이를 통해 초경량 웨어러블 로봇‘윔(WIM)’의 보행보조 기능이 고령자의 보행 능력 개선에 미치는 효과를 실증적으로 확인했다.

 

연구팀은 9명의 고령자를 대상으로 4주간 총 8회 야외 보행 훈련을 실시하며, WIM의 착용 효과를 집중 분석했다. 그 결과, 보행 속도(10m 보행 14.8% 증가, 6분 보행 10.6% 증가), 균형 능력(TUG 24.5% 개선, FSST 19.6% 개선), 그리고 하체 근력(발목 배측굴곡 75.4% 강화, 저측굴곡 43.8% 강화) 등에서 뚜렷한 개선을 보였다.

 

이러한 결과는 시니어의 보행속도 개선에서도 많은 향상을 보였을 뿐만 아니라 특히 보폭 증가와 하지 근육의 활성화로 이어지는 균형 능력 향상에 직접적으로 기여하며, 낙상 위험을 실질적으로 예방할 수 있다는 점에서 큰 의미를 지닌다. 특히 고관절 보조가 발목 근력까지 강화시키는 효과는 향후 고령자 낙상 예방 프로그램에 있어 WIM이 갖는 적용 가능성과 확장성을 보여주는 실증적 사례로 평가된다.

 

저자들은 논문을 통해 현재까지 발표된 총 12종의 상용 및 연구용 ‘로보틱 엑소스켈레톤(Robotic exoskeleton)’ 과 ‘윔(WIM)’을 비교 분석했다. 연구결과 ‘윔(WIM)’은 가장 가벼운 구조임에도 불구하고, 일반적으로 더 무겁고 복잡한 듀얼 구동기 기반 로봇들과 동등하거나 더 나은 대사 에너지 절감 효과를 보였으며, 특히 무게 대비 효율성에서는 가장 높은 수준을 기록했다.

 

윔(WIM)의 이러한 성과는 인체 생체역학 구조와 인간 보행 역학에 대한 깊이 있는 이해를 바탕으로 구현된 결과다. 위로보틱스는 ‘고관절의 동력 생성 기여도’와 ‘굴곡-신전 토크의 역 위상(anti-phase) 대칭성’에 주목하여, 기존 듀얼 구동기 또는 단일 방향 보조 방식과 달리 하나의 구동기로 양쪽 고관절의 양방향을 동시에 보조하는 혁신적인 메커니즘을 웨어러블 로봇에 성공적으로 구현했다.

 

‘윔(WIM)’은 단일 구동기(Actuator)만으로 양쪽 고관절의 굴곡과 신전을 동시에 보조할 수 있는 구조를 갖춘 초경량 보행보조 웨어러블 로봇이다. 총 무게가 1.6kg에 불과한 ‘윔(WIM)’은 기존 웨어러블 로봇들이 무겁고 복잡한 구조로 인해 병원이나 실험실 등 제한된 환경에서만 사용 가능했던 한계를 넘어, 고령자의 안정적인 보행 기능 향상과 젊은 층의 보행 에너지 소비 효율 개선 모두에 효과를 보임을 실험으로 확인했다. 이는 ‘1인 1로봇 시대’를 맞이하여 ‘일상생활 속 로봇 구현’이라는 위로보틱스의 비전이 기술적으로 실현 가능함을 의미한다.

 

위로보틱스는 이번 연구를 통해 ‘윔(WIM)’의 임상적 효과와 기술적 우수성이 국제적으로 입증된 만큼, 향후 재활 치료, 시니어 헬스케어, 산업현장 작업 보조 등 다양한 분야에서의 실사용 확대를 적극 모색할 계획이다. 특히 윔(WIM)을 활용한 고령자의 보행 운동이 보행 안정성과 균형 능력 향상에 기여해 낙상 예방 효과까지 입증되었다는 점에서, 향후 낙상 예방 솔루션으로서의 실질적인 활용 가능성 또한 높게 평가되고 있다. 위로보틱스는 윔(WIM)에 이어, 올해 초 차세대 웨어러블 로봇 ‘윔S(WIM S)’를 출시했다.

 

한편, 위로보틱스는 충청남도 천안에 국내외 휴머노이드 및 AI 연구 기관들과 함께 차세대 휴머노이드 로봇 개발을 위한 첨단 플랫폼 역할을 수행할 수 있는 ‘로봇 이노베이션 허브(Robot Innovation Hub)’를 개소했다. 위로보틱스는 로봇 이노베이션 허브를 거점으로, 사용성, 경량화, 소형화를 개선한 차세대 웨어러블 로봇 및 휴머노이드 플랫폼 개발을 가속화해, 인간 중심의 로봇 생태계 구축을 선도해 나갈 예정이다.

 

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