“1.1㎏ 무릎보조로봇”…생기원, 초경량 착용로봇 상용화 한발

초경량 무릎 착용로봇 기술이 웨어러블 헬스케어 산업의 판도를 바꾸고 있다. 한국생산기술연구원(생기원) 안범모 수석연구원 연구팀은 사용자의 피로와 착용 부담을 절반 가까이 줄인 차세대 무릎 보조로봇 ‘AirKNEE’를 개발했다고 밝혔다. 1.1㎏의 세계 최경량 폴리아미드12(PA12) 소재, 고성능 소형 서보모터, 정밀 센서제어 기능을 결합해 기존 상용 제품 대비 성능과 실효성을 모두 잡았다는 평가다. 업계는 초경량화와 통합형 제어 기술의 결합을 ‘웨어러블 로봇 대중화의 변곡점’으로 보고 있다.

AirKNEE는 부품 수를 최소화하고 배터리(3셀)를 내장한 일체형 설계, 토크 밀도가 높은 서보모터 적용 등으로 2.1㎏대였던 기존 제품 대비 무게를 절반 이하로 낮췄다. 착용자의 움직임에 따라 무릎을 거의 자연스럽게 구부릴 수 있어, 장시간 산업현장이나 재활·일상생활 등 다양한 환경에서도 사용이 가능하다. 특히 센서 기반 정밀 제어기술로 사용자가 무겁지 않고 제약 없이 보행·착석·계단 오르기에 도움을 받는 것이 특징이다. 실제로 20㎏ 조끼를 착용한 보행 실험에서는 로봇 사용 시 하체 근육 피로도가 20% 가까이 감소하는 효과가 입증됐다.

연구팀은 경량과 성능 고도화를 모두 성취하기 위해 PA12와 음극산화 알루미늄 등 소재 선택에 초점을 맞췄으며, 센서·제어기·배터리를 기구적으로 완전 통합해 탈부착, 유지보수성까지 높였다. 토크밀도(모터의 크기 대비 힘) 특성이 우수한 소형 모터 채용으로 크기를 줄이면서도 기존 대비 충분한 동력을 확보했다. 또, 전원이 꺼진 상태에서도 관절 움직임이 자연스러워 비(非)로봇 환경 적응성도 개선됐다.

세계적으로 웨어러블 로봇 시장은 근로자 근골격계 보호, 의료재활, 노인 보행보조, 군사용 장비 등에서 활발히 성장 중이다. 일본 혼다, 미국 사르코스 등도 초경량화·다기능화를 앞세워 제품 고도화에 박차를 가하고 있다. AirKNEE는 2023년 미국 국제로봇학회(Ubiquitous Robots 2025)에서 최우수 어플리케이션상을 수상하며 글로벌 경쟁력과 실용성을 공인받았다.

웨어러블 로봇 보급 확대에는 의료기기 규제와 안전인증, 데이터 취급에 관한 정책 이슈도 남아 있다. 실제 상용화와 산업 현장 도입에는 식약처 기준, 전기·안전 인증 등 절차가 따라야 한다. 또한, 사용자 신체데이터의 보호와 윤리적 설계, 산업재해 예방 수단으로서의 정책 수요도 커지고 있다.

전문가들은 “경량·정밀화된 웨어러블 로봇의 대중화가 본격적으로 현실이 될 가능성이 점차 커지고 있다”고 진단한다. 생기원 안범모 수석연구원은 “산업현장 근로자·고령자 등 다양한 인구집단 대상으로 실증을 이어갈 것”이라고 강조했다. 산업계는 이번 기술이 실제 시장에 안착할 수 있을지 주시하고 있다.