[뉴스비전e 박준상 기자] 최근 헬스케어 부문에서 최첨단 로봇기술을 의료 및 재활 복지 서비스에 접목해 응용하는 것이 중요한 이슈로 떠오르고 있다.

세계적인 인구 고령화와 전문 의료 인력의 부족 현상에 따라 헬스케어 시스템에서 로봇이 차지하는 비중이 앞으로 점점 더 커질것으로 전망되기 때문이다.

시장조사기관들은 보건의료 로봇 시장이 오는 2021년엔 28억 달러 규모로 커질것으로 내다보고 있다.

특히 외골격 로봇과 보철 장비 등 재활 로봇 부문이 빠르게 성장할 것으로 기대하고 있다.

4차 산업혁명시대 보건 분야의 핵심인 헬스케어 로봇에 대해 알아본다. [편집자 주]

[④3D 프린팅 이용해 로봇팔 가격 절감 · 보철장비도 스마트化 ]

최근엔 신체 일부를 대체할 인공 보철장치의 감각-운동 인터페이스 향상이 빠르게 이루어지는 가운데, 인체의 팔다리만큼 우수한 기능과 내구성을 갖춘 보조기의 개발이 진행되고 있다.

전통적인 인공 보철장치에 첨단 기술을 적용한 로봇 액추에이터를 결합해 자연스러운 구동과 실감 기능을 강화하는 한편 신기술을 접목해 생산 비용을 절감을 시도하고 있다.

미 국방고등연구본부(DARPA)의 국방과학사무실(Defense Sciences Office, DSO)은 움켜잡기 등 다양한 손 기능을 구현하는 인공 팔 개발 프로젝트를 통해 자연적 사지와 거의 동일한 기능을 갖춘 임상 시험용 인공 보철물 개발 프로젝트를 진행하고 있다.

이런 인공 장치는 신경 신호에 의해 직접 제어되며, 이 프로그램은 심각한 부상에 따른 상지 절단 환자가 가능한 한 정상적인 삶을 누릴 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있다.

또한 3D 프린팅 기술을 활용해 개인의 필요와 취향에 정확히 맞춤화된 보철을 저렴한 비용으로 제공하려는 실험을 진행되고 있다.

마이크로소프트는 생체공학 업체 Limbitless Solutions와 협업한 ‘컬렉티브 프로젝트(Collective Project)’를 통해 작은 인공 보철물을 삽입하기 어렵거나 성장기에 있는 어린이를 위한 ‘로봇 팔’을 제공했다.

3D 컴퓨터로 제작한 MS는 기존 4만 달러 이상이었던 로봇 보철 비용을 350달러로 획기적으로 절감했다.

그러나 자연적 상태에 최대한 가까운 기능과 디자인, 저렴한 비용을 구현하기 위한 과제들이 남아 있는 상태다.

가장 먼저, 인공 팔다리의 여러 관절을 실제 인체 조직과 마찬가지로 위화감 없이 제어하고 조정할 수 있는 직관적인 인터페이스를 확보하는 것이 필요하다.

남아 있는 팔 조직에 정교하게 들어맞도록 맞춤 제작하는 것은 물론 손을 제어하기 위한 근육의 움직임 감지와 신호전달 체계 마련 등이 중요하기 때문이다.

또한 ‘로봇 팔’은 힘의 범위, 무게, 휴대용 전원장치의 지속 시간의 문제로 인해 인체의 팔과 완전히 일치되기 어려운 문제가 발생할 수 있다. 이에 대한 개선 연구도 펼쳐지고 있다.

아울러 인체의 팔다리는 촉각 센서와 움직임 센서가 풍부하게 연결되어 있는 만큼 로봇 사지에 인공 센서를 설치한 후 센서 간 정보 피드백의 속도와 성능을 강화하는 것이 중요하다.

이를 위해서 센서 성능개선과 함께 반응속도를 높이기 위한 기술개발이 진행되고 있다.

한국로봇융합연구원은 보고서를 통해 "의료용 기능보조 로봇의 경우 자연적 상태에 최대한 가까운 기능과 디자인, 저렴한 비용을 구현하는 것이 중요한 도전 과제"라고 분석했다.

이어 "최근 표적근육 신경재식 수술, 뇌-기계 인터페이스(BMI), 임베디드 인텔리전스 등의 기술 발전 및 융합이 빠르게 진행되고 있는 만큼, 몇년안에 더 효율적이면서 안전하고 기능이 강화된 제품들이 개발될 것"이라고 내다봤다.