고령인 위한 착용형 보행보조시스템 나온다...움직임·근육발달 보조

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전기로 근육과 관절을 제어해 착용자의 일상 활동과 근육 발달을 돕는 기술이 국내에서 개발됐다. 고령인 근감소증, 재활인 활동, 보행장애 개선에 큰 도움이 될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI·원장 김명준)은 고령자 등의 활동을 돕는 보행보조시스템을 개발했다고 23일 밝혔다.

개발 시스템은 근육에 5~35밀리암페어(㎃) 수준 미세 전기를 가해 운동을 보조한다. 근육은 작은 전류로도 인위적인 수축을 유발할 수 있으며 활동으로 이어진다.

ETRI가 개발한 착용형 보행보조 시스템
<ETRI가 개발한 착용형 보행보조 시스템>

기존에도 전기 자극이 이용됐지만 작동 시간과 패턴 등을 사전에 프로그래밍해 자율성이 떨어지고 반복 동작만 가능했다.

연구진은 근육 신호로부터 실시간 사용자 의도를 알아내도록 했다. 사용자가 스스로 움직일 때 발생하는 '자발근활성신호(vEMG)', 근전도 신호에서 관절 방향과 동작 세기를 파악한다. vEMG 검출 정확도는 98%에 달한다. 이들을 활용, 근육 활성 신호로부터 동작 의도를 감지하고 전기 신호를 보내 정밀하면서도 자연스럽게 활동을 보조한다.

ETRI 연구진이 개발한 보행보조시스템을 착용한 뒤, 임상 실험을 진행하는 모습
<ETRI 연구진이 개발한 보행보조시스템을 착용한 뒤, 임상 실험을 진행하는 모습>

삼육대와 협력해 임상시험도 마쳤다. 고령인 대상으로 양쪽 다리 대퇴직근, 대퇴이두근, 앞정강근, 비복근 등에 시스템을 부착한 뒤, 보행 기능 개선 시험을 2년간 진행했다.

실험 결과, 걷거나 계단을 오를 때 신체기능평가 점수가 향상됐고 활동에 필요한 에너지가 줄어든 것으로 나타났다. 보행속도, 근육량, 지면 반발력이 늘었다.

시스템은 가로세로 17x6㎝ 크기 패치, 근육신호 센서, 전기자극 모듈, 컨트롤러 등으로 구성했다. 무게는 배터리 포함 약 950g에 불과하다.

연구진은 관련 업체에 기술이전을 추진한다. 다른 근력 증강·보조 방식을 복합 이용하는 연구도 진행한다.

보행보조시스템을 개발한 ETRI 연구진. 사진 앞줄부터 시계방향으로 정준영 연구원, 구자범 선임연구원, 김배선 선임연구원, 이동우 책임연구원.
<보행보조시스템을 개발한 ETRI 연구진. 사진 앞줄부터 시계방향으로 정준영 연구원, 구자범 선임연구원, 김배선 선임연구원, 이동우 책임연구원.>

신형철 휴먼증강연구실장은 “늘어나는 고령자·장애인 재활을 돕는데 이번 기술이 기여하기 바란다”며 “모듈을 경량화하고 인공근육과 함께 활용할 방안도 연구할 계획”이라고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com