의수나 의족은 선천적으로 몸이 불편하거나 불의의 사고로 신체의 일부를 잃은 사람들에게 일상생활을 지원하는 중요한 수단이다. 그렇지만 여전히 자연스러운 동작을 완벽하게 구현하기는 어려운 과제다. 국내 연구진이 손처럼 자유롭게 움직일 수 있는 로봇 의수를 개발해 주목받고 있다.

포스텍 기계공학과 연구팀은 로봇 의수에 손목 회전 모듈을 도입해 신체에 무리를 주지 않으면서도 자연스러운 움직임을 구현하는 데 성공했다고 2일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의생명공학 분야 국제 학술지 ‘신경공학 및 재활’에 실렸다.

기존 의수는 손상된 부위를 대체하는 목적으로 만들어져 의수와 이어지는 손목을 움직이는 데 제한적이었다. 이 때문에 의수 사용자는 손목을 자유롭게 움직일 수 없어서 팔과 상반신을 크게 움직이는 경향이 있었다.

연구팀은 교통사고로 엄지와 검지를 잃은 환자의 의수를 새로 개발했다. 이번에 만들어진 의수는 뇌에서 근육으로 보내는 신호를 센서로 감지해 움직이며, 기존과 달리 손목 회전 모듈을 도입해 환자가 손목을 자유롭게 움직일 수 있다는 장점이 있다.

연구팀은 새로 개발한 의수와 기존 의수, 일반인의 팔과 상반신 근육 움직임을 비교 분석했다. 근섬유에서 발생하는 근전도 신호와 모션 캡처 시스템으로 팔과 상반신 근육 활동을 측정한 결과, 손을 뻗어 물건을 잡는 동작에서 기존 의수를 사용할 때는 일반인과 비교해 어깨와 상반신 움직임이 260% 높게 나타났다. 반면 연구팀이 개발한 새로운 의수를 사용할 때는 상반신 움직임이 일반인과 비슷한 수준으로 나타난 것이 확인됐다. 특히 근골격계에 2차 손상을 주지 않고 자유로운 움직임이 가능했다. 또 손 기능 평가에서도 기존 의수보다 30% 이상 효과적인 것으로 조사됐다.

연구를 이끈 김기훈 포스텍 교수는 “로봇 보조기구를 만들 때 단순히 특정 신체 부위를 대체하는 것 이상으로 손실된 부위와 고려한 통합적 접근이 필요하다”라며 “로봇 의수를 안전하고 오래 사용하며 사용자가 잃어버린 삶을 되찾을 수 있도록 도움을 줄 것”이라고 설명했다.