미국의 과학자이자 작가인 아이작 아시모프(Isaac Asimov)는 1942년 단편소설 '런 어라운드(Runarond)'에서 로봇(Robot)이 지켜야 할 3가지 원칙을 제안했다. 로봇은 △인간을 다치게 할 수 없다 △인간의 명령에 복종해야 한다 △스스로를 지킨다 등이다.

2000년대 이전까지만 하더라로 인간의 형상을 갖춘 휴머노이드 로봇은 공상과학(SF) 영화나 TV 드라마에서나 볼 수 있었다. 하지만 과학기술의 발전과 컴퓨터의 성능 향상으로 로봇이 일상생활 속으로 들어왔다.

가정에서는 노인들의 대화 상대나 운동 보조자의 역할을 담당하고 있다. 공장에서는 무거운 물체를 옮기거나 위험한 장소에서 작업을 수행하는 임무를 맡는다. 군대에서는 전투와 정찰 임무에 최적의 조건을 갖춘 로봇을 원하고 있다.

2022년 러시아가 우크라이나를 침공한 이후 드론(Drone)가 로봇(Robot)이 전투에 투입되는 사례가 폭발적으로 증가했다. 세계 2위의 군사력을 갖춘 러시아가 우크라이나와 같은 작은 국가를 점령하지 못하고 있는 것은 비대칭 전력의 활약때문이다.

북한이 러시아에 파병을 확대하고 현대전쟁에 대한 경험을 습득하면서 한반도에 미칠 부정적인 영향에 대해 우려하는 군사 전문가가 적지 않다.

우리나라도 방위산업에 대한 투자를 확대해 전투용 드론과 로봇을 양상해야 한다는 목소리도 높다. 민간에서 개발된 기술을 적극 수용한다면 중복투자에 대한 우려도 불식시킬 수 있다.

◇ 한국과학기술연구원(KIST)의 안보⸱재난안전기술단의 임무 소개

한국과학기술연구원(KIST)의 안보⸱재난안전기술단은 2010년 설립됐다. 국방 연구개발 제도개선, 국방 연구개발 과제화/연구지원, 군에 과학기술 지원 등의 임무를 수행하고 있다.

더불어 안보⸱재난안전기술단 소속 미래국방국가기술전략센터는 2022년 만들어졌다. '국방과학기술 혁신을 위한 국가 연구개발 투자전략 싱크탱크'로 비전을 설정했다.

주요 임무는 △과학기술정보통신부의 국방 연구개발(R&D) 투자정책 수립 지원 △국방적용 가능 민간 R&D 역량 발굴-과제 기획 △국방 R&D 민관군 협력 기반 마련 등이다.

이번에 소개할 기술은 AI·로봇연구소 지능로봇연구단 이종원 선임연구원(jwlee@kist.re.kr)이 수행한 '초경량 웨어러블 보행 근력 보조 로봇 기술'이다.

◇ 초경량 근력 보조 슈트 기술을 개발... 보행 기능·신체 능력을 향상시키며 신체 부담은 경감시킬 필요성 존재

▲ 초경량 웨어러블 하지 보행 보조 로봇 [출처=한국과학기술연구원]

일상 장시간 착용에도 신체 부담이 없는 수준으로 가볍고 10초 이내 일상 어느 곳에서나 쉽게 착용·탈착이 가능한 3킬로그램(kg) 이내 초경량 근력 보조 슈트 기술을 개발하고자 한다.

실외의 복합적인 환경을 인식할 수 있는 맞춤형 보조를 통해 사용 환경의 제약을 극복할 수 있어야 한다. 이러한 조건을 충족하는 근력 보조 기술을 개발했다. 

근육 피로, 근력 감퇴, 효율적인 하중 이동의 어려움을 해결하기 위한 웨어러블 근력 보조 로봇의 필요성이 더욱 중요해지고 있는 시대다.

근육 약화로 고생하는 노약자, 근육 미발달로 일상 생활이 어려운 개인에게도 필요하다. 뿐만 아니라 장거리 하중물을 옮기고 걷는 군인까지 첨단 웨어러블 로봇에 대한 수요는 무궁무진하다.

그들의 보행 기능, 신체 능력을 향상시키며 신체 부담은 경감시킬 필요성이 존재하기 때문이다. 피로로 초래되는 근력의 쇠퇴도 최소화해야 한다.

연구를 진행해 총 무게 2.9kg, 고관절 4자유도 능동 보조가 가능한 웨어러블 하지 근력 보조 로봇 기술을 개발했다, 로봇 착용 시 미사용 대비 보행 중 대사에너지 저감 극대화갸 가능하다. 15% 정도 대사 에너지를 줄였다.

▲ 대사에너지 저감 실험 [출처=한국과학기술연구원]