ETRI, 고령인 위한 착용형 보행보조시스템 개발

실시간 근육 움직임 찾아내 사용자 동작 따라 근육 제어

모든 신체 활동 보조 가능...재활, 헬스케어에 활용 전망

[대전=뉴시스] ETRI의 착용형 보행보조 시스템 개념도.

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 전기로 근육과 관절을 제어해 일상 활동과 근육 발달을 도와주는 보행보조기술을 개발했다.
 
한국전자통신연구원(ETRI)은 근육에서 발생하는 근활성 신호에 전기자극을 줘 착용자가 원하는 대로 관절을 움직이게 하는 보행보조시스템을 개발했다고 23일 밝혔다.
 
원하는 근육 위치에 패치를 붙이고 활동하면 시스템이 사용자의 동작 의도를 파악해 움직임을 제어, 자유도가 높고 편한 활동이 가능하다.

연구진에 따르면 몸의 근육은 작은 양의 전류만 줘도 수축하기 때문에 전기를 통해 인위적인 근육 수축을 유발할 수 있어 저주파 자극기, 물리치료기, EMS 장비 등이 출시돼 있다.

기존 전기자극을 이용한 근육 강화 및 근수축 방식 제품들은 작동 시간과 패턴 등이 사전에 프로그래밍된 대로만 작동한다. 이로 인해 사용자 의도를 파악하지 못하거나 반복 동작만 적용 가능해 효과적인 활용에 한계가 있다.
 
이번에 연구진이 개발한 기술은 근육 신호로부터 실시간으로 사용자의 의도를 알아내 사용자에 적합한 미세한 전기신호(5~35㎃)를 근육에 줘 운동을 보조하는 기술이다.
 
사용자가 움직일 때 근육에서 발생하는 신호(자발근활성신호)에서 관절 방향, 동작 세기를 파악하는 동시에 전기자극으로 근육의 수축을 제어하는 방식이다.

연구진은 "신체에서 실시간으로 측정되는 복잡한 근육의 활성신호로부터 빠르게 동작 의도를 감지한 뒤 그에 맞는 전기 신호를 보내 정밀하면서도 자연스러운 보행 등 운동을 보조하는 방식"이라고 설명했다.

연구진은 고령인을 대상으로 하지근육 8곳에 해당 시스템을 부착해 삼육대학교와 위탁연구를 거쳐 보행기능 개선을 위한 탐색임상시험을 진행했다.
 
실험 결과, 걷거나 계단을 오를 때 신체기능평가 점수가 향상됐고 근육 사용률이나 활동에 필요한 에너지가 준 것으로 나타났다.

또한 보행속도 증가, 근육량 증가, 지면 반발력이 뚜렷해지면서 보행이 더 정상화되는 개선효과도 확인됐다.

삼육대 물리치료학과 이완희 교수는 "임상결과에서 계단오르기의 경우 대사 에너지가 약 8% 감소했고 평지보행에서는 보행 속도가 약 13% 증가함을 보였다"며 "상용화시 근쇠약 고령인의 맞춤형 재활에 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.

이 보행보조 시스템은 데이터를 취득하고 연산 및 전기신호를 지시하는 17x6㎝ 크기의 패치와 근육신호를 센싱하는 센서 및 전기자극 모듈, 컨트롤러 등으로 구성돼 있다.

배터리를 포함해 약 950g으로 가볍고 패치도 레깅스를 입어 가릴 수 있을 정도로 부피가 크지 않아 착용에 부담이 없다.
 
ETRI 신형철 휴먼증강연구실장은 "늘어나는 고령자와 장애인들의 재활을 도와 사회활동을 증가시키는 데 이번 기술이 기여할 수 있길 바란다"면서 "향후 상용화를 위해 개발한 모듈 경량화, 인공근육과 함께 활용할 수 있는 방안을 연구할 계획이다"고 밝혔다.


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