웨어러블 로봇 상용화 눈앞에 왔다!
국내 웨어러블 로봇의 신시장 열려는 (주)헥사시스템즈
입기만 하면 헐크처럼 힘을 낼 수 있다. 신체에 착용하여 인간의 힘을 증강시키는 웨어러블 로봇(Wearable Robot). 산업 분야에서는 좀 더 편한 작업환경을 위해, 그리고 의료 분야에서는 재활치료와 향후 고령화를 위한 노인 보행보조를 위해 현재 이 로봇기술이 각광받고 있다. 한양대학교 실험실 창업기업인 (주)헥사시스템즈는 군사, 산업, 건설, 재난구조, 재활, 실버 등 모든 분야를 아우를 수 있는 웨어러블 로봇을 개발, 더불어 국내 상용화를 위해 한걸음 다가서고 있다. 본지에서는 그들만의 기술력으로 개발된 제품들의 특징을 살펴보도록 한다. 취재▶▶문정희 기자(press3@engnews.co.kr)
준비된 기업 (주)헥사시스템즈, 30개 이상의 외골격 로봇 특허 등록
근력증강용 외골격 로봇, 로봇 재활운동기기 등을 전문으로 연구·개발하는 (주)헥사시스템즈(이하 헥사시스템즈)는 한양대학교 ‘첨단로봇 연구실’이라는 실험실의 창업기업으로, 한양대학교 ERICA 캠퍼스 내에 위치하고 있다. 동사는 2011년 초에 설립된 신생기업이지만 착용형 로봇 즉, 웨어러블 로봇(Wearable Robot)에 대한 개발은 오래전부터 진행해왔다.
헥사시스템즈의 한창수 대표이사는 “1990년대에 한양대 기계공학과 교수로 부임하고 나서 로봇 관련 실험실을 만들었고, 그때부터 로봇 아이템 연구를 시작했다. 그리고 2005년부터 웨어러블 로봇을 집중적으로 개발해2006년에 하지 외골격 로봇과 상지 외골격 로봇을 탄생시켰다.”라고 말했다. 이어 첨단로봇 연구실은 이동식 무릎재활운동기기, 전자동 상지재활운동기기, 하지 보행보조기기 등을 개발하며, 약 30개 이상의 외골격 로봇 관련 특허를 냈다. 이는 국내에서 웨어러블 로봇 분야 중 최다 특허 취득·출원이다.
이와 같이 기술력이 검증된 실험실에서 로봇기업을 만든 계기는 한 대표이사가 실험실 학생들에게 좀 더 체험형의 교육을 가르치기 위해서이다. “한국의 학생들은 대부분 대기업이나 연구소 등에 취업할 생각을 갖고 있다”는 그는, “외국의 유명 대학원 학생들은 자신이 좋아하는 분야에 대해 자부심을 갖고 스스로 벤처기업을 설립하는 사례가 많은데, 우리나라의 학생들도 더 다양하게 자신의 장래를 생각해볼 수 있었으면 하는 바람에서 헥사시스템즈를 설립한 것”이라고 전했다.
20여명의 대학원생들로 구성된 동사의 직원들 대부분은 기계공학, 전자공학, 생체공학 등 각자의 전공분야를 바탕으로 외골격 로봇의 설계부터 프로그래밍, 제어 등을 담당하며 외골격 로봇을 연구·개발하고 있다.
외골격 로봇도 산업 현장에 따라 골라 쓸 수 있다!
헥사시스템즈는 인간-로봇 협업 기술을 바탕으로 다양한 HEXAR 시리즈를 개발했다. 여기서 HEXAR(헥사)는‘Hanyang Exoskeletal Assistive Robot’의 줄임말로, ‘한양대 외골격 로봇’을 뜻한다. HEXAR 시리즈 중에서 동사의 근력증강용 외골격 로봇 시스템은 하지와 상지로 나누어져 있다. 한창수 대표이사는 외골격 로봇 시스템을 하지와 상지로 구분한 이유에 대해서 “적용되는 환경에 따라 특화시키기 위해서”라고 답했다. 상지 근력증강용 외골격 로봇 시스템 ‘HL35’는 이동범위가 좁으면서 주로 무거운 물체를 옮길 때 사용하게 된다.
이러한 작업은 자동차 조립공장이나 혹은 택배 물류창고 등과 같은 곳에서 많이 볼 수 있다. 착용자는 최대 40㎏의 하중물을 작은 힘을 이용해 핸들링 할 수 있으며, 하지 또는 호이스트와 같이 로봇의 무게를 지지할 수 있는 장치에 부착해서 운영되기 때문에 외부전원을 사용한다. 따라서 별도의 배터리가 필요 없다. 반면 공사 현장이나 군인들의 전투현장 같은 경우에는 주로 무거운 짐을 이송하기 위한 작업을 필요로 한다. 이런 현장에서는 고정된 상태에서 물체를 옮기는 HL35보다는 동작범위가 넓으면서 무게를 지지해줄 수 있는 하지 근력증강용 외골격 로봇 시스템인‘CR50’이 좀 더 효율적이다. CR50은 인체의 하지 관절 자유도와 유사한 형태로 개발됐으며, 최대 40㎏의 하중을 등에 지고 운반할 수 있고, 최대 6.5㎞/h의 보행속도로 이동이 가능하다. 2시간 충전으로 6시간 이상 운영된다. 헥사시스템즈는 상지와 하지의 외골격 로봇을 각각 쓰는 목적에 따라 개발함으로써 작업의 효율성을 높일 수 있도록 했다.
이동식 재활운동기기로 이젠 집에서도 재활치료하세요
현재 재활운동기기들은 워낙 고가여서 개인이 구매할 엄두조차 못 낸다. 또한 덩치가 커서 병원 외에 다른 곳에서는 활용하기가 어렵기 때문에 재활치료를 받기 위해서 병원을 꼭 방문해야 하는 번거로움이 있다. 헥사시스템즈는 이와 같은 어려움을 해결하기 위해 집에서도 혼자서 재활치료를 마음껏 할 수 있는 이동식 무릎재활운동기기‘KR30P’와 전자동 상지재활운동기기 ‘UR10’을 개발했다. 먼저 KR30P는 리모컨을 통해 조작할 수 있다.
불필요한 선을 제거하고 통신으로 작동하기 때문에 휴대성이 극대화됐다. 기존의 하지 CPM(관절운동기)의 사이즈를 대폭 줄여 혼자서 의자에 앉아 착용하고 동작할 수 있으며, 간소화된 메커니즘으로 다양한 자세에서 재활운동이 가능하다. UR10도 기존 상지 CPM과는 다르게 혼자서 재활치료를 할 수 있도록 개발됐다. 상지 CPM은 외부 조작자가 환자의 동작을 결정하고 반복동작을 수행했지만 UR10은 환자 스스로 터치패널을 이용해 동작을 조종하고, 재활치료가 진전된 후에는 장착된 센서에 의해 환자 자신의 의지를 더해서 움직일 수 있는 능동형 재활운동도 가능하다. 한편 헥사시스템즈에는 노약자 등 하지 허약자를 위한 하지보행보조기기 ‘WA20’도 있다. 이 제품은 기존 연구개발된 모델보다 더 가볍고 오래 사용할 수 있도록 제작됐다. WA20은 보행 속도를 판단하고 고관절을 작은 힘으로 움직이게 하는 알고리즘이 구성되어 있어 노약자가 편안하고 빠르게 걸을 수 있도록 도와준다.
내 옷처럼 딱 맞는 웨어러블 로봇 위해 끊임없는 업그레이드
하지 근력증강용 외골격 로봇 시스템은 현재 5번째 버전이다. 재활운동기기는 3번째, 하지보행보조기기는 2번째 버전이다. 이처럼 헥사시스템즈의 제품들은 지금까지 끊임없이 업그레이드가 되었다. 한 대표이사는 “외골격 로봇은 입는 로봇이다. 로봇이기 때문에 사람의 의도를 잘 파악해야 한다. 섬세한 의도까지 민감하게 반응할 수 있어야 한다는 것이다. 그 다음에 옷이라고 생각하면 이 로봇이 맞춤복처럼 입었을 때 편안해야 한다. 이런 점들을 고려해 점점 맞춤형의 외골격 로봇 시스템으로 업그레이드시켰다.”라고 전했다.
이와 함께 헥사시스템즈는 제품 상용화를 위한 개발에도 많은 고민을 하고 있다. “우리가 개발하고 있는 제품들은 모두 전 세계적으로 아직 상용화가 활발하게 이루어지지 않은 제품들이다. 이를 극복하기 위해서는 가격 경쟁력을 실현해야 한다.”는 한 대표이사는, “상용품을 개발하기 위해서 모터, 제어기 등 기존 사용하던 고가의 제품을 대체할 수 있는 제품을 찾아야 하고, 대량구매를 통해서 그 단가를 낮추어 전체 시스템의 가격이 낮아질 수 있도록 해야 하는데, 현재 그 고민에 대한 답을 찾는 중”이라고 말했다.
로봇 전시회에서 생각지 못한 수요처 발견… “상용화된 후 파급효과 클 것”
헥사시스템즈는 지난 10월 27일부터 30일까지 있었던 ‘로보월드 2011’에 처음으로 제품들을 공개했다. 그곳에서 동사는 예상보다 많은 참관객들의 관심과 생각하지 못했던 수요처를 발견했다. 한 대표이사는 “외골격 로봇 같은 경우에는 산업 현장에서만 사용할 수 있다고 생각했는데, 우리가 생각지 못한 곳에서 쓰일 수 있다는 것을 이번 전시회를 통해 알게 됐다”고 전했다. 한 참관객이 동사의 제품을 보고 영화촬영 때 이용해보고 싶다는 제안을 해왔고, 냉장고 같은 가전제품을 계단이 있는 건물에 옮겨야 할 때 외골격 로봇 시스템이 필요하겠다며 제품을 꼼꼼하게 살펴본 이도 있었다는 것이다.
한 대표이사는 “웨어러블 로봇은 위험한 환경에서 작업자의 신체를 보호하며 동작능력을 증강시켜줄 수 있기 때문에 효율적인 작업을 수행할 수 있다”며, “상용화된 후 그 파급효과가 매우 클 것으로 예상된다”고 전했다. 또한 “최근 고령화 사회로의 급속한 전환으로 노동력 부족현상 및 노인 부양을 위한 비용발생 등 사회적 문제들이 발생할 것으로 예상되기 때문에 웨어러블 로봇이 이러한 국민들의 사회생활을 지원해 줄 수 있으므로 삶의 질적 향상을 가져올 것이다”라고 말했다.
(주)헥사시스템즈, 6가지 분야의 전문 서비스로봇 개발을 목표로!
헥사시스템즈는 언론이나 외국의 개발 사례 등을 통해 2012년에는 웨어러블 로봇에 대한 사람들의 관심이 더욱 많아질 것이라 보고, 이러한 흐름에 맞춰 상용품 개발을 위해서 더욱 노력하며, 많은 홍보를 통해서 수요를 창출해 나갈 것임을 말했다. “현재까지의 로봇은 산업용 로봇을 중심으로 연구되어 왔으며 그 성과를 입증했다. 앞으로의 로봇은 실생활에서 여러 가지 일을 도와주는 개인 서비스 로봇으로 발전할 것이다.”라는 한 대표이사는, “핵사시스템즈의 제품들 중 상용화가 가장 가까운 제품은 주로 재활의료기기들이다. 이 제품들은 이미 의료관계자들이 먼저 알고 찾아와서 상용화와 제품구매에 대해서 물어본다.
아직 인증절차가 남아있어 이러한 과정들이 완료된 후에 가장 먼저 의료기관에 수요를 확인해 제품을 생산할 예정”이라며, 2012년 계획에 대해 밝혔다. 또한 그는 “헥사는 ‘육각’이라는 의미가 있다. 군사, 산업, 건설, 재난구조, 재활, 실버 등 이 6가지 분야의 적용을 목적으로 각각에 특화된 6가지 모델의 전문 서비스로봇의 개발을 목표로 한다”라며, 헥사란 이름에 최종 목표가 담겨있음을 전했다. 웨어러블 로봇을 오래전부터 연구해온 미국과 일본 등에서는 군사 또는 의료 분야에서 이 로봇을 적용한 사례들이 많다. 한국은 이들 나라보다 늦게 시작했지만 곳곳에서 관련 기술들이 개발되고 있는데, 그 중에서도 헥사시스템즈는 개발을 넘어 국내에서의 상용화를 위해 다양한 산업으로의 접근을 계획하고 있다. 웨어러블 로봇의 신시장을 열려는 헥사시스템즈의 노력이 빛을 발하는 그 순간을 앞으로 지켜보도록 하자. (주)헥사시스템즈 www.hexarsys.com
