허리 비트는 운동도 거뜬…웨어러블 슈트로 근육·척추 피로 줄인다

박용래 서울대 기계공학부 교수 연구진

서울대 연구진이 개발한 '허리 동작 보조 웨어러블 슈트(BBEX)를 착용한 모습. 여러 방향으로 움직임을 보조해 근육과 척추에 가해지는 부하를 효과적으로 줄인다./서울대 공과대

국내 연구진이 산업 현장에서 발생할 수 있는 안전사고를 예방할 웨어러블 슈트를 개발했다. 한쪽 방향으로만 움직임을 보조하는 기존 기술과 달리 허리를 비트는 비대칭 운동도 보조해 부상 예방 효과를 높였다.

박용래 서울대 기계공학부 교수가 이끄는 연구진은 박재범 서울대 체육교육과 교수와 함께 척추 부상을 예방하고 무거운 물건을 들어올리는 작업을 돕는 웨어러블 슈트를 개발했다고 8일 밝혔다.

연구진이 개발한 슈트는 ‘허리 동작 보조 웨어러블 슈트(BBEX)’라고 이름 붙었다. 기존에도 착용자의 움직임을 보조하는 웨어러블 장치가 여럿 개발됐다. 다만 앞서 개발된 웨어러블 장치는 수직 또는 수평 방향에서 가해지는 힘을 보조하는 방식으로, 비대칭적인 움직임이 필요한 작업에서는 효율이 크게 떨어진다는 단점이 있다.

연구진은 이 같은 문제를 해결하기 위해 여러 방향으로 움직일 수 있는 선형 구동기를 사용했다. 척추의 움직임을 자연스럽게 보조해 사용 편의성도 높였다. 다양한 근골격계의 움직임을 보조할 수 있게 해 근육과 척추에 가해지는 부하를 효과적으로 줄일 수 있다.

연구진은 슈트의 성능을 확인하기 위해 건강한 20대 성인 남성 11명을 모집해 실험을 진행했다. 참가자들은 슈트를 착용하고 무거운 물건을 들어올리거나 허리를 비트는 비대칭 운동을 하도록 했다. 근육의 피로도와 척추에 가해지는 부하를 측정하는 장비를 사용해 평가의 정확성을 높였다.

분석 결과, 참가자들이 작업할 때 느끼는 부담은 슈트를 입었을 때 크게 감소한 것으로 나타났다. 특히 상부와 하부 척추 기립근의 피로도와 척추에서 느끼는 부하가 크게 줄었다.

아모스 마시코 사이언스 로보틱스 선임편집장은 “산업 현장에서 반복 작업은 척추와 근육에 부상을 유발하지만, 지금까지 개발된 웨어러블 슈트는 비대칭 동작에서 효과가 없었다”며 “이번에 개발된 슈트는 작업자의 여러 운동 형태에서 자유도를 제공한다는 점에서 의미가 있다”고 평가했다.

연구진은 이번에 개발한 슈트를 활용하면 산업계에서 일어날 수 있는 부상을 예방할 수 있다고 기대하고 있다. 박 교수는 “인간의 척추와 척추 기립근의 기능적 특성을 모방해 설계한 다기능 지원 메커니즘을 갖추고 있다”며 “허리 부상을 예방하고 효율적인 작업 지원을 위한 새로운 해결책을 제시했다”고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 로보틱스’에 지난달 24일 소개됐다.

참고 자료

Science Robotics(2024), DOI: https://doi.org/10.1126/scirobotics.adk6717

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