한국기계연구원 박철훈 책임연구원 연구팀은 가볍고 강력한 근육 옷감을 연속으로 대량 생산할 수 있는 자동 직조기를 개발했다고 29일 밝혔다.

연구팀이 개발한 근육 옷감 직조기는 머리카락 굵기의 4분의 1 수준인 지름 25㎛(마이크로미터, 100만분의 1ｍ)의 형상기억합금을 코일 형태로 가공한 실을 이용해 근육 옷감을 연속으로 만드는 장비다.

형상기억합금은 외부 힘으로 형태가 바뀌더라도 온도가 올라가면 본래 형태로 돌아가는 특수 금속이다.

기존 형상기억합금 코일 실은 중심 실을 금속으로 사용해 당겼을 때 늘어나는 비율이 낮아 옷감을 짜기 어려웠다.

연구팀은 금속 대신 천연사를 중심 실로 사용한 근육 옷감 제작 공정을 새로 개발했다.

기존 방식으로 제작한 근육 옷감으로 만든 웨어러블 로봇은 팔꿈치·어깨·허리 관절을 보조하기에는 지나치게 크고 무거워 사용하기가 어려웠다.

특히 움직임이 복잡한 어깨 관절을 보조하기가 쉽지 않았다.

연구팀은 복잡한 관절에도 자연스럽게 순응할 수 있는, 팔꿈치·어깨·허리를 동시에 보조할 수 있는 2㎏ 미만의 경량 웨어러블 로봇을 개발했다.

이를 통해 근육 사용량을 40% 이상 줄일 수 있다고 연구팀은 설명했다.

특히 어깨 보조 로봇은 무게 840ｇ의 세계 초경량 수준으로, 근육이 약한 환자도 일상생활에서 부담 없이 착용하고 휴대할 수 있다.

연구팀이 듀센 근이영양증 등 근육 약화 환자를 대상으로 서울대학교병원에서 초경량 어깨 보조 로봇 임상실험을 시행한 결과 어깨 움직임의 범위가 57% 이상 개선된 것으로 나타났다.

박철훈 책임연구원은 "의료, 물류, 건설 등 다양한 현장에 적용할 수 있을 것"이라고 기대했다.

이번 연구는 지난해 기계연 최우수 연구상을 받았으며 기계연 ACE 사업과 산업통상부의 로봇산업핵심기술개발사업, 서울대학교병원 소아암·희귀질환지원사업단의 이건희 소아암·희소 질환 극복사업의 지원을 받았다.