[기술] 월드컵 개막식에 등장한 아이언맨 수트 기술IT

140610144748-large.jpg » 아이언맨 수트에 장착되는 셀룰러스킨. Credit: A. Heddergott / TUM  

 

지난 12일 브라질 월드컵 개막식에서는 한 하지마비 장애인이 아이언맨 수트를 입고 시축을 하는 장면이 있었다.
 이 아이언맨 수트는 과학자 100여명이 참여하고 있는 ‘다시 걷기 프로젝트’(Walk Again Project)로 제작된 것이다.
 연구팀을 이끌고 있는 사람은 미국 듀크대 교수로 국제신경과학연구소(브라질 나탈 소재) 소장을 맡고 있는 미구엘 니코레일리스와 독일 뮌헨 공대(TUM) 인지시스템 연구소의 고든 쳉 교수다.
 허리 아래쪽이 마비된 20~40대 남녀 8명은 지난 몇달 동안 아이언맨 수트를 입고 걷는 연습을 해왔다. 아이언맨 수트의 정식 명칭은 ‘뇌로 제어하는 로봇 외골격’이다. 이 수트는 사람의 뇌에서 발생하는 전기활성을 기록함으로써 환자의 의도(한 발 내딛기, 공 차기 등)를 인식한 다음, 그것을 행동으로 번역해 주는 역할을 한다. 이 수트는 또 환자에게 촉감으로 피드백을 전해 주는데, 이 부분은 인공피부의 도움을 받는다.
 
땅바닥을 딛는 느낌
 
 쳉 교수에 따르면, 아이언맨 수트의 핵심을 이루는 셀룰러스킨(CellulARSkin) 기술은 2008년 한 공동작업에서 영감을 얻었다고 한다. “미구엘은 노스캐롤라이나의 연구실에서 원숭이를 러닝머신 위에 세웠고, 나는 일본 교토의 연구실에서 전기신호를 받아 걸어다니는 휴머노이드 로봇을 만들었다”고 그는 말했다. 두 사람의 협동작업은 과학자들에게 “정신활동만으로 움직이는 로봇 외골격을 이용해 불구 환자들을 걷게 한다”는 비전을 품게 만드는 계기가 되었다.
 그는 “인간의 뇌는 적응능력이 매우 뛰어나, 우리는 우리의 구상을 도구사용(승용차 운전, 젓가락으로 음식 먹기)으로까지 확장시킬 수 있었다. 교토 실험이 끝난 후, 우리 두 사람은 외골격을 이용하면 마비 환자들을 자유롭게 걷게 할 수 있을 것이라고 확신하게 되었다”고 말했다. 두 사람의 과제는 “사지마비 환자에게 보행능력을 부여하되, 실제로 땅바닥을 딛는 듯한 느낌이 들도록 해 주는 것”이었다.
 

brain-controlled-exoskeleton-6 (1).jpg » 월드컵 개막식에 등장한 아이언맨 수트. Walk Again Project 제공 이미지.


 이정표이지만 이제 시작에 불과
 
 2010년 합류한 쳉 교수는 아이언맨 수트를 위한 최신 촉감기술(tactile sensing)을 개발하는 데 전력투구했다. 그 결과 개발된 셀룰러스킨의 기본단위는 평평한 6각형 전자소체(小體)이다. 이 소체들은 초절전 마이크로프로세서와 고성능 센서로 구성되어 있다. 고성능 센서는 물체가 닿기 직전의 느낌, 압력, 진동, 온도, 심지어 3차원 공간의 움직임까지 감지할 수 있다. 또 소체들은 벌집같은 네트워크를 이루고 있으며, 외부의 충격으로부터 보호하기 위해 탄성중합체로 이루어진, 고무 같은 스킨으로 덮여 있다.
 더 중요한 것은 센서 자체가 아니라 센서에 포함된 인공지능이다. 네트워크를 이루는 소체들 간의 협동과 네트워크-중앙시스템 간의 협력을 통해 셀룰러스킨 스스로 손상을 자동적으로 복구한다. 이러한 능력은 셀롤러스킨을 좀 더 스마트하고 안전한 장비로 만들어 사용자와 로봇 간의 원활한 상호작용을 가능하게 한다.
 셀룰러스킨의 용도는 두 가지다. 첫째, 발바닥의 외골격과 통합된 인공피부(셀룰러스킨)가 신호를 보내면, 팔에 달린 초소형 모터가 진동하게 된다. 이같은 간접적 감각 피드백을 훈련으로 익히면, 환자는 로봇발을 몸 전체에 통합시키는 방법을 스스로 터득할 수 있다. 둘째, 셀룰러스킨은 환자의 몸통을 둘러싸고 있으므로, 의료진으로 하여금 환자의 건강상태를 모니터링하게 할 수 있다.
 쳉 박사는 “나는 사람들이 월드컵 개막식을 마지막으로 생각하지 말아 줬으면 좋겠다. 이번 일은 이제 시작에 불과하다. 물론 이것이 하나의 이정표는 될 수 있겠지만, 우리는 아직 할 일이 더 많다”고 말했다.
  
출처
http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=246964&cont_cd=GT 
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-06-13 
※니코레일리스 교수의 연구결과는 여기를 참조: http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cont_cd=GT&record_no=224707
http://www.sciencedaily.com/releases/2014/06/140610144748.htm
 

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