영화 속 이야기가 현실로! 현대로템의 웨어러블 로봇 RMX&HUMA 이야기

영화 엘리시움, 엣지 오브 투모로우, 아이언맨의 공통점은 무엇일까요? 엑소슈트, 아이언맨 슈트 등 이름은 조금씩 다르지만 모두 웨어러블 로봇을 입고 있다는 점입니다. 이 웨어러블 로봇만 있으면 세상 부럽지 않은 전투력으로 외계인과 악당을 물리칠 수 있는 강력한 힘을 갖게 되는데요. 웨어러블 로봇은 영화 속의 이야기만이 아닌, 국내에도 존재한다는 사실 알고 계셨나요? 웨어러블 로봇의 의미와 함께 현대로템의 웨어러블 로봇, RMX와 HUMA을 소개합니다.

톰 크루즈의 비밀병기는?!

영화 엣지 오브 투모로우에서 주인공 톰 크루즈를 더욱 돋보이게 만드는 것이 있습니다. 바로 엑소 슈트(Exsosuits)인데요. 이 엑소슈트는 우리가 어린 시절 꿈꾸었던 천하무적 갑옷처럼 입기만 하면 힘이 세지고 지구력이 높아집니다. 영화에서 톰 크루즈는 외계인과의 전투 중 전사하고 다시 전사하는 과정을 반복하는데요. 톰 크루즈는 엑소슈트에 각종 무기를 장착하고, 마치 '인간 탱크'처럼 종횡무진 활약하며 최고의 전사가 되지요.

영화 속 상상에만 머물던 엑소 슈트는 이제 현실이 되고 있습니다. 방위 산업계에선 엑소 슈트와 같은 전투 특수 장비를 '외골격 로봇' 혹은 '웨어러블 로봇(Wearable robot, 입는 로봇)이라 부르는데요. 배터리를 동력원 삼아 사람의 움직임을 지지하거나 더 강한 힘을 발휘할 수 있도록 도와주는 로봇을 말합니다. 센서가 몸의 움직임을 감지하면 행동을 예측하고 이에 맞게 철제 골격이나 와이어를 움직이는 방식으로 움직입니다.

활용도 만점의 웨어러블 로봇

웨어러블 로봇은 인간의 능력을 보완해준다는 점에서 일상생활에서 활용도가 높은데요. 몇 가지 예를 들어볼까요? 가장 먼저는 하체 장애를 가진 사람이 웨어러블 로봇을 활용해 일반인처럼 자유롭게 걸을 수 있고, 나아가 뛸 수 있도록 도와줄 수 있습니다.

또한, 무거운 물건을 자주 다루는 작업자들은 허리근력지원 착용로봇을 통해 작업을 더욱 쉽게 할 수도 있습니다. 그뿐만 아니라 다리 힘이 약해진 고령자들에게도 근력을 보조해 줌으로써 보행과 생활 활동 지원용 착용로봇을 활용할 수 있고, 재활 및 훈련을 위한 근력 보조 및 훈련용 착용형 로봇 등 다양한 방법으로 응용할 수 있습니다.

최대한 한 몸처럼 느낄 수 있는 기술이 관건!

이렇게 웨어러블 로봇이 여러 가지 용도로 구현되기 위해서는 사람과 로봇이 한 몸처럼 불편함 없이 느껴야 하는데요. 이를 조금 어려운 말로 인체-로봇 상호작용 제어 기술(HRI : Human-Robot Interaction)이라고 부릅니다. 인간의 판단과 의지를 로봇이 센서로 실시간으로 측정하고 처리하여 이를 기반으로 로봇의 움직임을 제어하는 기술이죠.

이처럼 웨어러블 로봇은 인체와 바로 접촉하면서 작동하는 시스템이므로 착용자에게 언제나 안전을 보장할 수 있도록 기구, 전기, 소프트웨어 측면에서 삼중의 안전장치를 갖추어야 합니다. 동시에 입고 벗을 때뿐만 아니라 입고 운용할 때 편리해야 하죠. 따라서 설계단계에서부터 착용 상의 편의성과 목표 동작 구현을 위한 자유도 구성 또한 웨어러블 로봇의 중요한 기술 분야입니다.

현대로템, 국내 최초 전신형 유압식 착용 로봇 개발

국내에서도 웨어러블 로봇을 개발하는 움직임이 여러 기업을 통해 활발하게 일어나고 있는데요. 현대로템은 2010년부터 2015년까지 국책사업으로 진행한 '산업용 근력증강 로봇' 과제를 수행하면서 웨어러블 로봇의 본격적인 개발을 시작했습니다. 이 사업을 통해 국내 최초의 전신 착용형 유압식 웨어러블 로봇을 개발했죠.

이 로봇은 중공업 작업 현장에서 무거운 물체의 이송 작업 또는 조립 작업 간 발생하는 근골격계 질환을 감소시키기 위해 만들어졌습니다. 이 로봇을 통해 기존에 3명이 들고 조립해야 했던 전동차 도어 조립 공정을 본 로봇을 적용함으로써 아주 작은 힘으로도 문을 들고 조립할 수 있는 것이 가능하게 되었지요. 이후 현대로템에서 개발하는 웨어러블 로봇은 모듈화되고 경량화되며 다양한 형태로 발전하고 있는데요. 조금 더 자세히 살펴볼까요?

허리와 무릎의 근력 집중 강화 로봇, RMX

제일 첫 번째는 현대로템이 '워커'들을 위해 개발한 산업용 웨어러블 로봇입니다. 유압식 전신형 웨어러블 로봇의 기술을 이용해 신체 특정 관절에만 근력을 지원하도록 만든 모듈형 웨어러블 로봇 RMX(Rotem Modular eXoskeleton)인데요. 현대로템 무인체계팀 하태준 선임연구원에게 개발 과정에 대해 자세한 설명을 들어봤습니다.

"과거 전신형 웨어러블 로봇은 크기도 매우 크고 무거워서 다소 위압감으로 다가올 수 있는 부분이 있었어요. 조금 더 실용적인 웨어러블 로봇에 대해 고민하다가, 현장 작업자에게 가장 많은 산업 재해가 발생되는 신체 부위를 분석하여 허리와 무릎을 보조해주는 모듈형 타입의 로봇을 개발하게 되었습니다.

왜냐하면, 현장에서는 작업에 따라 특정한 관절을 주로 사용하고 이러한 관절에 고통을 호소하시는 분들이 많았거든요. 이 부분을 개선할 수 있는 로봇이라면 훨씬 더 실용적이고 활용도가 높다고 판단해 개발하게 되었습니다."

하태준 선임연구원의 설명처럼 RMX 시제품에는 두 가지 종류가 있는데요. 허리 부하를 감소시켜주는 RMX-HI와 무릎의 부담을 감소시켜주는 RMX-KI입니다. 먼저 RMX-HI를 착용하면 평상 보행 등의 작업에는 저항 없이 동작하다가 허리를 굽혀 무거운 물체를 들어 올릴 때는 로봇이 이를 자동으로 인식하여 사람의 힘보다 큰 힘으로 일어나게 해서 사람이 훨씬 더 작은 힘으로도 물체를 들어 올릴 수 있게 도와줍니다.

RMX-KI는 엉덩이와 무릎의 하중을 감소시켜주는 역할을 하는데요. 쉽게 말해 '웨어러블 체어 로봇'이라고 생각하면 됩니다. 자유롭게 앉을 수 있는 의자 역할을 하지요. 실제 BMW와 아우디 생산 공장에서는 이와 같은 개념의 웨어러블 로봇을 시범 운용 중에 있다고 합니다.

현대로템 공장에서 이루어지는 작업 중 일부는 작업자의 무릎과 허리에 부담이 될 수도 있습니다. RMX KI와 HI는 허리와 무릎의 부하를 40~50% 절감할 수 있어 작업자의 근골격계 질환을 예방할 수 있을 뿐만 아니라 생산성 또한 높일 수 있을 것으로 기대가 됩니다.

하지착용형 웨어러블 로봇, HUMA

휴마는 현대로템과 현대자동차가 공동으로 개발한 하지착용식 웨어러블 로봇인데요. 기존의 많은 웨어러블 로봇보다 가벼우면서도 높은 성능을 자랑합니다. HUMA는 'Human Universal Mobility Assist'의 약자로, 풀어서 설명하면 인간의 다양한 동작을 지원하면서도 인간의 근력을 증강시켜주며 인간의 이동 성능(Mobility)를 향상시켜주는 로봇이라는 뜻입니다.

휴마는 근육의 힘이 약하거나 무거운 물체를 계속 나르는 사람이 물체를 들어 올릴 때나 평상시 보행보다 조금 더 큰 힘이 필요할 때 아주 적은 힘으로도 편하게 움직일 수 있도록 만들어진 웨어러블 로봇입니다. 특히 휴마는 세계 최고 수준의 기술력을 자랑하는데요. 달리기 속도가 시속 12km로 세계에서 가장 빠른 웨어러블 로봇 중의 하나랍니다.

유압식 로봇을 시작으로 RMX 그리고 휴마까지 현대로템의 웨어러블 로봇 어떻게 보셨나요? 아직은 시제품이 나온 단계이지만 곧 다양한 분야에서 모습을 볼 수 있을 것으로 기대가 되네요. 영화나 상상에서만 가능했던 일이 실현되는 일이 멀지 않아 보입니다.