근육전기자극으로 하반신마비 장애인도 주행 가능케
"근력 보조가 필요한 노약자용 모빌리티 연구 확대"
중앙대학교(총장 박상규) 기계공학과 신동준 교수 연구팀은 서울과기대 김정엽 교수, 인천대 박기원 교수, 분당서울대학교병원 양은주 교수와 함께 하반신 마비 장애인도 주행할 수 있는 로봇 자전거 아임프로비(ImProB)를 개발하고, 사이배슬론(Cybathlon) 2020에 출전할 선수를 공개했다. 사이배슬론은 장애인들이 로봇과 같은 생체 공학 보조장치를 통해 경기를 겨루는 방식으로 진행하는 대회를 일컫는다.
사이배슬론 2020에 출전하기 위해 새롭게 개발한 아임프로비는 인공지능 알고리즘으로 장애인의 근육상태를 측정하고, 손상된 운동신경을 대신해 최적의 근육 수축 신호를 생성하여, 모터 등의 외부 동력 보조가 없이 장애인 본인의 근육으로 주행할 수 있도록 개발되었다.
생체공학 시뮬레이션을 통해 개발한 소프트 웨어러블 수트 및 스마트 인터페이스는 효율적인 근육 힘 전달이 가능하면서, 동시에 착용 이질감 및 통증이 최소화되도록 인체공학적으로 설계됐다.
연구팀의 기술은 기존의 외골격 로봇과는 달리 무거운 모터 및 배터리 등을 쓰지 않고 장애인 본인의 근육이 직접 운동을 하게 함으로써, 신체 기능의 퇴화를 막을 수 있고, 이동의 범위를 확대할 수 있다. 또한, 근력의 보조가 필요하거나 재활이 필요한 일반인에게도 간편하게 적용할 수 있다.
아임프로비를 이용하면, 하반신 마비 장애인이 최대 시속 25km/h로 주행할 수 있고, 근육피로보상 알고리즘을 통해 주행거리를 극대화할 수 있다.
중앙대팀은 인공지능 알고리즘과 웨어러블 수트 개발, 서울과기대팀은 스마트 인터페이스 개발, 인천대팀은 생체역학 분석, 분당서울대학교팀은 임상자문을 담당했다.
한편 신동준 교수 연구팀은 비어겐(BeAGain)이라는 팀을 구성하여, 2020년 11월 14일에 개최되는 사이배슬론 2020 대회의 장애인 자전거 종목에 한국 유일팀으로 참가한다.
아임프로비를 타고 출전할 대표 선수도 함께 공개했다. 김영훈 씨는 2016년 다이빙 사고로 장애를 얻은 뒤, 2018년 9월 신 교수 연구팀에 합류했다. 현재 대전에 소재한 공기업에서 근무하며 주말 시간을 활용해 강도 높은 훈련을 병행해 왔다.
중앙대 신동준 교수는 "짧은 기간이었지만, 모든 연구원의 뜨거운 열정과 참신한 아이디어로 완성도 높은 기술을 개발할 수 있었다"며 "대회 참가 이후에 마비 환자뿐 아니라 근력 보조가 필요한 노약자 및 일반인에게도 적용이 가능한 스마트 모빌리티로 연구를 확대할 계획"이라고 말했다.
KPI뉴스 / 문재원 기자 mjw@kpinews.kr
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