감각 느끼는 의수족ㆍ재활 돕는 로봇 대표적
스마트융복합 기능 적용…의료기관과 연결
초인적 힘 주는 특수소재 옷 등장 가능성도
스마트융복합 기능 적용…의료기관과 연결
초인적 힘 주는 특수소재 옷 등장 가능성도
■ `바이오 메가융합` 미래 연다
(5) 바이오닉스와 고령화 극복기술
지난달 29일 서울 하월곡동 한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구단 하지운동재활로봇연구실. 연구원들이 마비환자들의 보행 재활훈련을 돕는 로봇을 점검하고 있었다. 이 로봇을 양쪽 다리 옆에 착용하면 뇌졸중이나 척추손상 등으로 하반신 마비가 온 환자들의 고관절과 무릎, 발목 등을 움직여 보행이 가능하도록 제어한다.
KIST 바이오닉스연구단에서 재활로봇을 개발하고 있는 김승종 박사는 뇌졸중 환자의 재활을 주요 목표로 첨단기술을 접목한 장치를 개발하고 있다. 흔히 `중풍'으로 불리는 뇌졸중은 60세 이상 노인들에게 신체장애를 일으키는 가장 주요한 질병으로 꼽히고 있다. 특히 최근에는 노인뿐만 아니라 과도한 업무와 스트레스, 식생활 변화로 인해 중ㆍ장년층은 물론 청년층까지 뇌졸중 발병이 증가하는 추세다.
뇌졸중이 발병하면 신속하게 병원으로 옮겨져 신경외과에서 치료를 받아야 한다. 통상 6시간 이내에 막힌 혈관을 열어 주지 않으면 소생이 어렵다. 신속히 치료에 성공해 목숨을 구해도 발병 후 1∼2개월이 지나면 재활이 점차 어려워지고, 6개월이 지나 만성기에 접어들면 사지마비 등의 후유증 회복이 사실상 힘들어진다. 발병 후 생명을 구하는 첫번째 `골든타임'뿐만 아니라 두 번째 `재활의 골든타임'이 뇌졸중 환자가 정상생활로 돌아오기 위한 핵심이라는 것. 하지만 현재 재활의료기관 인프라 부족으로 이 시기를 놓치는 환자가 많은 게 현실이다.
김 박사는 "현재 뇌졸중 환자의 30% 이상이 후유증 때문에 걷지 못하는 상황"이라며 "체계적인 훈련을 받으면 정상으로 돌아올 확률이 2배 가까이 높아지지만 제때 재활치료를 받지 못해 장애인이 되는 사람이 태반"이라고 말했다.
이같은 상황을 해소할 수 있는 기술이 연구팀이 개발하고 있는 재활로봇이다. 현재 병원에서 행해지는 재활 보행훈련에는 세 명의 재활치료사가 달라붙어 환자의 양발과 허리를 잡고 트레드밀 위에서 환자를 움직여야 한다. 하지만 로봇을 활용하면 환자 혼자서도 충분한 훈련을 할 수 있기 때문에 보다 효율적으로 재활 환자가 회복의 길을 걸을 수 있다.
연구팀은 단순히 사람이 하던 일을 로봇이 대신하는 수준이 아니라 로봇과 사람 사이의 `교감'을 통해 재활 효과를 높이는 것을 목표로 기술을 개발하고 있다. 특히 뇌졸중은 뇌 기능과 직접적으로 관련돼 있기 때문에 뇌를 자극해 훈련 효율을 높이거나, 뇌파를 측정해 특정 부위에 보다 높은 효과를 보이는 재활훈련 방법을 찾고 있다.
김 박사는 "좋아하는 물리치료사가 있으면 환자들이 더 잘 낫는다는 연구가 있는데 재활 치료 자체는 별로 다를 것이 없다"며 "이는 환자와의 교감 능력 차이로, 로봇도 환자들 의지에 반응하게 만들어 효과가 있다는 믿음과 의지를 줄 수 있도록 구현할 것"이라고 말했다.
미래에는 가상현실 기술을 접목해 환자들이 숲속이나 바다 속, 우주 위를 걷는 것과 같은 느낌을 받으며 재활치료를 받을 수 있을 것으로 김 박사는 전망했다.
◇초고령화 사회 대비하는 바이오닉스 기술=이같이 사고나 질병으로 인해 입은 신체 손상을 공학과 의학지식을 결합해 복원시키는 기술을 `바이오닉스'라고 한다. 바이오닉스 기술의 사전적 의미는 `생물학'(Biology)과 `전기공학'(Electronics)의 합성어로, 의학적 의미는 파손된 조직이나 신체 일부를 기능성 인공물로 대체하는 기술로 정의된다. 최근 바이오닉스 관련 연구는 대표적인 융합연구로 주목받고 있으며, 기계공학, 전기ㆍ전자공학, 생물학, 의공학, 재료공학, 의학 등 기초과학에서 응용연구에 이르는 다양한 분야의 원천기술을 융합한 연구분야로 발전하고 있다.
대표적인 예로 바이오닉스 기술을 활용한 기능형 의수족은 기계공학과 로봇 기술, 생체 신호를 활용한 BMI(뇌-기계 인터페이스) 기술 등을 활용해 사지 기능이 손상된 장애인의 일상생활 복원을 돕고 있다. 최근에는 손끝 감각까지 섬세하게 재현하는 의수나 암벽 등반까지 가능한 의족 등 바이오닉스 기술이 선을 보였다.
지난해 2월 영국에서 소개된 바이오닉맨 `렉스(Rex)'는 팔ㆍ다리뿐만 아니라 인공지능을 비롯, 심장, 피부, 혈액, 안구, 췌장, 신장까지 갖춰 세계적인 눈길을 끌었다. 특히 거의 모든 부분에 이미 상용화된 부품을 사용, `인조인간' 탄생의 가능성을 보여줬다.
미래에는 이같은 바이오닉스 기술을 활용해 초인적인 신체 능력을 제공하는 수트를 입고 슈퍼히어로로 활약하는 영화 속 `아이언맨'처럼 노인이나 장애인이 정상인 이상의 신체 능력을 갖출 수 있을 것이라고 전문가들은 전망하고 있다. 실제로 미국의 방산기업 레이시언이나 록히드마틴은 인간의 신체기능을 뛰어넘는 기능을 제공하는 군사용 외골격 시스템을 개발하고 있는 것으로 알려졌다.
김승종 박사는 "현재 신체 외부에 착용하는 장비들은 모두 옷 속으로 들어가게 될 것"이라며 "소재도 보다 얇고 부드러운 밴드형으로 바뀌면서 일종의 `패션'처럼 인식되기 시작하면 일반인들도 바이오닉스 기술로 개발한 로봇을 착용하고 다니게 될 것"이라고 전망했다.
◇거동 불편한 노인 지키는 `스마트 휠체어'=바이오닉스 기술과 같이 급속한 인구 고령화로 인해 노인들의 건강한 삶을 돕는 기술에 대한 수요는 날로 높아지고 있다. 빠른 노령화로 일상생활 불편과 신체 기능 장애를 겪는 고령자 인구가 늘어남에 따라 이들 삶의 질을 향상시킬 수 있는 새로운 의료복지기술 개발이 국가 차원에서 요구되고 있기 때문이다.
초고령화 사회인 일본에서는 노인 요양을 위해 개발한 `착용식 근력증강 로봇'이 등장했다. 도쿄이과대학에서 개발한 이 로봇은 입으면 최대 30kg의 무게를 더 들 수 있어 노인을 돌보는 간병인에게 시험적으로 쓰이고 있다.
국내에서는 미래창조과학부가 `생애단계별 건강문제 해결을 위한 연구개발(R&D)'의 일환으로 `고령친화형 스마트 휠체어 기술'을 개발하고 있다.
스마트 휠체어는 심박수 등 생체신호를 상시 모니터링하며, 응급상황이나 돌발상황이 발생하면 통신 및 GPS(위성측위시스템) 기능을 통해 자동으로 의료기관이나 가족들에게 알려 신속하게 대처할 수 있도록 돕는다. 요통완화나 욕창방지 등 건강유지를 위한 융복합 기능도 탑재할 예정이다.
남도영기자 namdo0@
사진=김민수기자 ultrartist@
(5) 바이오닉스와 고령화 극복기술
지난달 29일 서울 하월곡동 한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구단 하지운동재활로봇연구실. 연구원들이 마비환자들의 보행 재활훈련을 돕는 로봇을 점검하고 있었다. 이 로봇을 양쪽 다리 옆에 착용하면 뇌졸중이나 척추손상 등으로 하반신 마비가 온 환자들의 고관절과 무릎, 발목 등을 움직여 보행이 가능하도록 제어한다.
KIST 바이오닉스연구단에서 재활로봇을 개발하고 있는 김승종 박사는 뇌졸중 환자의 재활을 주요 목표로 첨단기술을 접목한 장치를 개발하고 있다. 흔히 `중풍'으로 불리는 뇌졸중은 60세 이상 노인들에게 신체장애를 일으키는 가장 주요한 질병으로 꼽히고 있다. 특히 최근에는 노인뿐만 아니라 과도한 업무와 스트레스, 식생활 변화로 인해 중ㆍ장년층은 물론 청년층까지 뇌졸중 발병이 증가하는 추세다.
뇌졸중이 발병하면 신속하게 병원으로 옮겨져 신경외과에서 치료를 받아야 한다. 통상 6시간 이내에 막힌 혈관을 열어 주지 않으면 소생이 어렵다. 신속히 치료에 성공해 목숨을 구해도 발병 후 1∼2개월이 지나면 재활이 점차 어려워지고, 6개월이 지나 만성기에 접어들면 사지마비 등의 후유증 회복이 사실상 힘들어진다. 발병 후 생명을 구하는 첫번째 `골든타임'뿐만 아니라 두 번째 `재활의 골든타임'이 뇌졸중 환자가 정상생활로 돌아오기 위한 핵심이라는 것. 하지만 현재 재활의료기관 인프라 부족으로 이 시기를 놓치는 환자가 많은 게 현실이다.
김 박사는 "현재 뇌졸중 환자의 30% 이상이 후유증 때문에 걷지 못하는 상황"이라며 "체계적인 훈련을 받으면 정상으로 돌아올 확률이 2배 가까이 높아지지만 제때 재활치료를 받지 못해 장애인이 되는 사람이 태반"이라고 말했다.
이같은 상황을 해소할 수 있는 기술이 연구팀이 개발하고 있는 재활로봇이다. 현재 병원에서 행해지는 재활 보행훈련에는 세 명의 재활치료사가 달라붙어 환자의 양발과 허리를 잡고 트레드밀 위에서 환자를 움직여야 한다. 하지만 로봇을 활용하면 환자 혼자서도 충분한 훈련을 할 수 있기 때문에 보다 효율적으로 재활 환자가 회복의 길을 걸을 수 있다.
연구팀은 단순히 사람이 하던 일을 로봇이 대신하는 수준이 아니라 로봇과 사람 사이의 `교감'을 통해 재활 효과를 높이는 것을 목표로 기술을 개발하고 있다. 특히 뇌졸중은 뇌 기능과 직접적으로 관련돼 있기 때문에 뇌를 자극해 훈련 효율을 높이거나, 뇌파를 측정해 특정 부위에 보다 높은 효과를 보이는 재활훈련 방법을 찾고 있다.
김 박사는 "좋아하는 물리치료사가 있으면 환자들이 더 잘 낫는다는 연구가 있는데 재활 치료 자체는 별로 다를 것이 없다"며 "이는 환자와의 교감 능력 차이로, 로봇도 환자들 의지에 반응하게 만들어 효과가 있다는 믿음과 의지를 줄 수 있도록 구현할 것"이라고 말했다.
미래에는 가상현실 기술을 접목해 환자들이 숲속이나 바다 속, 우주 위를 걷는 것과 같은 느낌을 받으며 재활치료를 받을 수 있을 것으로 김 박사는 전망했다.
◇초고령화 사회 대비하는 바이오닉스 기술=이같이 사고나 질병으로 인해 입은 신체 손상을 공학과 의학지식을 결합해 복원시키는 기술을 `바이오닉스'라고 한다. 바이오닉스 기술의 사전적 의미는 `생물학'(Biology)과 `전기공학'(Electronics)의 합성어로, 의학적 의미는 파손된 조직이나 신체 일부를 기능성 인공물로 대체하는 기술로 정의된다. 최근 바이오닉스 관련 연구는 대표적인 융합연구로 주목받고 있으며, 기계공학, 전기ㆍ전자공학, 생물학, 의공학, 재료공학, 의학 등 기초과학에서 응용연구에 이르는 다양한 분야의 원천기술을 융합한 연구분야로 발전하고 있다.
대표적인 예로 바이오닉스 기술을 활용한 기능형 의수족은 기계공학과 로봇 기술, 생체 신호를 활용한 BMI(뇌-기계 인터페이스) 기술 등을 활용해 사지 기능이 손상된 장애인의 일상생활 복원을 돕고 있다. 최근에는 손끝 감각까지 섬세하게 재현하는 의수나 암벽 등반까지 가능한 의족 등 바이오닉스 기술이 선을 보였다.
지난해 2월 영국에서 소개된 바이오닉맨 `렉스(Rex)'는 팔ㆍ다리뿐만 아니라 인공지능을 비롯, 심장, 피부, 혈액, 안구, 췌장, 신장까지 갖춰 세계적인 눈길을 끌었다. 특히 거의 모든 부분에 이미 상용화된 부품을 사용, `인조인간' 탄생의 가능성을 보여줬다.
미래에는 이같은 바이오닉스 기술을 활용해 초인적인 신체 능력을 제공하는 수트를 입고 슈퍼히어로로 활약하는 영화 속 `아이언맨'처럼 노인이나 장애인이 정상인 이상의 신체 능력을 갖출 수 있을 것이라고 전문가들은 전망하고 있다. 실제로 미국의 방산기업 레이시언이나 록히드마틴은 인간의 신체기능을 뛰어넘는 기능을 제공하는 군사용 외골격 시스템을 개발하고 있는 것으로 알려졌다.
김승종 박사는 "현재 신체 외부에 착용하는 장비들은 모두 옷 속으로 들어가게 될 것"이라며 "소재도 보다 얇고 부드러운 밴드형으로 바뀌면서 일종의 `패션'처럼 인식되기 시작하면 일반인들도 바이오닉스 기술로 개발한 로봇을 착용하고 다니게 될 것"이라고 전망했다.
◇거동 불편한 노인 지키는 `스마트 휠체어'=바이오닉스 기술과 같이 급속한 인구 고령화로 인해 노인들의 건강한 삶을 돕는 기술에 대한 수요는 날로 높아지고 있다. 빠른 노령화로 일상생활 불편과 신체 기능 장애를 겪는 고령자 인구가 늘어남에 따라 이들 삶의 질을 향상시킬 수 있는 새로운 의료복지기술 개발이 국가 차원에서 요구되고 있기 때문이다.
초고령화 사회인 일본에서는 노인 요양을 위해 개발한 `착용식 근력증강 로봇'이 등장했다. 도쿄이과대학에서 개발한 이 로봇은 입으면 최대 30kg의 무게를 더 들 수 있어 노인을 돌보는 간병인에게 시험적으로 쓰이고 있다.
국내에서는 미래창조과학부가 `생애단계별 건강문제 해결을 위한 연구개발(R&D)'의 일환으로 `고령친화형 스마트 휠체어 기술'을 개발하고 있다.
스마트 휠체어는 심박수 등 생체신호를 상시 모니터링하며, 응급상황이나 돌발상황이 발생하면 통신 및 GPS(위성측위시스템) 기능을 통해 자동으로 의료기관이나 가족들에게 알려 신속하게 대처할 수 있도록 돕는다. 요통완화나 욕창방지 등 건강유지를 위한 융복합 기능도 탑재할 예정이다.
남도영기자 namdo0@
사진=김민수기자 ultrartist@
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