기계연, 맞춤형 하지재활 로봇 ‘뉴렉스’ 개발

미래창조과학부 산하 한국기계연구원(KIMM·원장 임용택)은 환자의 상태에 따라 다양한 맞춤 재활치료가 가능한 하지재활 로봇 ‘뉴렉스(Newrex)’를 개발했다.

기계연 대구융합기술연구센터 의료지원로봇연구실은 중소기업 동아금속과 함께 하지재활 로봇 개발을 완료하고 상용화를 추진한다. 맞춤형 하지재활로봇 ‘뉴렉스’는 신경을 뜻하는 뉴로(Neuro)와 외골격을 뜻하는 엑소스켈레톤(Exoskeleton)을 합성한 말로 신경재생이 가능한 외골격 로봇이라는 의미를 담고 있다.

뉴렉스는 사람이 로봇의 힘에 의지해 수동적으로 걷는 상태인 ‘패시브 워킹’과 입는 로봇 형태로 착용하고 걸을 수 있는 ‘액티브 워킹’ 두 형태로 이용 가능하다. 재활 초기에는 의료현장에 설치된 로봇을 입고 로봇의 힘에 70% 정도 의지해 패시브 워킹으로 재활훈련을 실시한다. 이후 재활이 진행돼 액티브 워킹이 가능해지면 환자가 착용한 뉴렉스와 시스템을 분리해 직접 걸으며 훈련할 수 있어 시작부터 완료까지 전주기적인 재활치료가 가능하다는 것이 장점이다.

연구팀은 로봇 뿐 아니라 한쪽 다리 마다 34개, 모두 68개의 근육 정보를 바탕으로 개인 맞춤형 재활프로그램을 제공하는 ‘하지재활 통합 플랫폼’도 개발했다. 환자의 키와 몸무게, 허리둘레 등의 신체 정보를 입력하면 해당 신체 규격의 표준체형 모델에서 정밀한 근골격 모델 정보를 바탕으로 개인이 원하는 맞춤형 재활프로그램을 도출할 수 있다.

기술의 핵심은 근육과 뼈가 움직이며 발생하는 힘의 메커니즘을 과학적으로 구현하는 것이다. 인체 골격의 동역학정보와 근육의 생체역학 정보를 해석해 과학적인 재활 플랜을 도출할 수 있다. 이러한 하지재활 통합 플랫폼과 외골격 로봇의 결합으로, 재활 과정을 보다 과학적이고 체계적으로 운용할 수 있게 돼 재활 공학적 측면에서도 의미가 크다.

예를 들어 환자가 재활운동을 할 때 뉴렉스를 이용하면 특정 관절에 걸리는 힘의 상한선을 설정하거나 특정 부위의 근력을 강화시키는 정교한 프로그램을 구성할 수 있어 보다 정확하면서 안전한 재활치료를 할 수 있다.

연구팀은 오는 2018년까지 의료현장에 뉴렉스를 투입시키겠다는 목표로 동아금속과 함께 의료기기 인증을 추진하고 있다.

김영우 선임연구원은 “앞으로 뉴렉스와 트레드밀, 면하 장치*, 가상현실 기술을 통합한 환경에서, 패시브 워킹과 액티브 워킹을 하나의 플랫폼에서 실현시킬 수 있도록 기술을 개발하는 것이 남은 과제”라며 “향후 뉴렉스와 하지 재활 통합 플랫폼을 활용하면 환자 맞춤형 하지 재활 의료 서비스를 누릴 수 있을 것”이라고 말했다.

(*사진설명 2번 참고)

한편 기계연의 맞춤형 하지재활 로봇 뉴렉스 연구는 미래창조과학부의 휴먼케어 콘텐츠개발과 산업통상자원부의 경제협력권산업육성사업 창의융합 R&D과제의 지원을 받아 수행됐다.