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목발 대신 ‘외골격 로봇’ 신어 보세요

2015년 04월 02일 02:00
이미지 확대하기연구진이 개발한 웨어러블 외골격 장치. 발목과 종아리 사이에 착용하면 걸을 때 소모되는 에너지를 줄여 준다. - Steve Collins 제공
연구진이 개발한 웨어러블 외골격 장치. 발목과 종아리 사이에 착용하면 걸을 때 소모되는 에너지를 줄여 준다. - Steve Collins 제공

걷는 데 필요한 에너지를 줄여 주는 부츠 형태의 웨어러블 외골격 장치가 개발됐다.

 

스티브 콜린스 미국 카네기멜론대 기계공학과 교수팀은 아무런 동력 없이 착용하는 것만으로 신체 에너지 소모량을 7%가량 줄여주는 외골격 보조기를 개발하고 ‘네이처’ 2일자에 발표했다.

 

하체에 힘이 없는 노인이나 다리를 다친 사람들은 부족한 근육을 보완하기 위해 목발 등 보행 보조기를 많이 사용한다. 최근에는 기계적인 힘을 이용하는 인체 보조장치가 활발하게 연구되고 있다.

 

하지만 이 경우 지금까지는 배터리에서 나오는 동력을 이용해 신체 활동을 돕거나 강력한 힘을 낼 수 있게 도와주는 형태의 외골격 장치가 주로 개발됐다. 하지만 동력 없이 착용하는 것만으로 인체를 보조하는 장치 개발은 쉽지 않았다.

 

연구진은 가벼운 금속 합금과 스프링 등의 재료를 이용해서 다리 하나당 무게가 500g인 가벼운 보조기를 제작했다. 이 장치에 달린 스프링이 종아리 근육과 평행하게 작동하면서 발이 지면에 닿은 뒤 땅을 박차고 나아가는 힘을 지지한다. 땅을 밀어낼 때 스프링이 수축하면서 종아리 근육의 에너지 소비량을 줄여 주는 것이다.

 

실험 결과 외골격 로봇을 신고 걸으면 인체 에너지의 약 7%를 덜 쓰는 것으로 나타났다. 아직은 적은 양이지만 비슷한 형태의 동력을 이용하는 보조 장치와 큰 차이가 없는 수치다.

 

콜린스 교수는 “동력 없이 인체 에너지 소비를 줄여 주는 외골격 장치를 만들었다는 점에서 의미가 있다”며 “에너지 효율을 더 높일 수 있을 것”이라고 말했다.

 

 

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