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로봇 조작으로 심장 박동이나 뇌파도 측정'웨어러블 디바이스'의 미래
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승인 2015.03.15  22:09:41
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▲ 간사이대학과 테이진이 공동으로 개발한 압전 패브릭을 이용해 만든 재킷. 팔꿈치를 굽히면 원단이 움직임을 감지해 장치를 통해 데이터를 전송하면, 뒤에 있는 로봇도 똑같이 움직인다.
현실 세계에서도 영화 '베어 맥스'처럼 인간의 움직임을 분석하고 재현하는 로봇 개발이 진행되고 있다.

저출산 고령화와 인구 감소가 진행되고 있는 가운데 원래 로봇은 노동력 부족 해소의 수단으로 기대되고있다. 여기에 더하여 의료 및 간호, 농업 등 섬세한 움직임이 요구되는 분야에 보급될 수 있을까. 관건은 웨어러블 디바이스이다.

■ 기술을 원격으로 전달

합성섬유업체 테이진(帝人)과 간사이대학(関西大学)은 지난 1 월 휘거나 비틀림 등의 움직임을 감지하는 원단을 사용해 착용형 센서를 개발했다. 구부러지는 때에 전기를 발생하는 '폴리유산(乳酸)' 섬유를 채용, 움직임을 전기로 변환하여 데이터화하는 것이다.

특징은 유연한 섬유로 편안한 착용감을 실현 한 것이다. 지금까지 사용된 세라믹 소재는 유연성이 없었지만, 이번 센서는 장갑 등에도 "착용을 의식할 수 없는 수준으로 했다"(테이진). 의사가 로봇을 원격 조작하여 수술을 하거나, 전문직 기술자의 데이터를 통합해 섬세한 움직임이 요구되는 분야에서의 활용이 기대된다.

간사이대학 시스템이공학부 교수의 다지쯔 가랑 교수는 "이 원단을 사용하여 로봇을 원격 조작하면, 일본에서의 여행이 어려운 나라에 일본의 기술을 전승하는 것도 꿈은 아니다"라고 말했다. 테이진 및 간사이대는 3년 이내의 실용화를 목표로 하고 있다.

■ 재현에서 수정으로

또한 웨어러블 개발은 인간의 움직임을 "재현"하는 단계에서 "수정"하는 단계까지 진행되고 있다. 홀로 떨어져 있는 아버지가 로봇을 원격 조작하여, 멀리 떨어진 곳에 사는 아이들의 캐치볼 상대가 될 수도 있다. 자동 도어용 센서를 다루는 교고우(旭光)전기와 치바대 등이 개발한 원격 로봇 조작 시스템은 그런 미래를 숨기고 있다.

시스템의 개요는 이렇다. 조작자는 자신의 팔과 손가락의 움직임을 전하는 튜브 모양과 장갑 모양의 센서를 몸에 부착시킨다. 또한 로봇의 눈에서 보내 오는 이미지를 볼 수 있는 헬멧을 쓴다. 그 이미지를 보면서 팔과 손가락을 움직이면, 로봇이 자신의 움직임을 충실하게 재현 해 준다.

이미 연필을 잡는 등 세세한 동작도 할 수 있어 극약 제조 현장이나 재난시에 활용이 예상된다. 하지만 캐치볼처럼 움직이는 볼을 파악하는데는 이미지 인식 및 조작 시간 차이가 과제다. 따라서 로봇의 이미지 인식 속도를 인간의 10 배까지 향상시켜, 조작자보다 앞서 볼의 궤도를 예측하는 등의 개량을 추진하고 있다. 치바대 대학원 가로수 아키오 부교수는 "로봇이 인간의 움직임을 보정하고 지원할 수 있도록 하겠다"고 말했다.

웨어러블 기술의 활용은 로봇에 그치지 않는다. 도레이와 NTT는 입고 있는 사람의 심박수를 측정 할 수 있는 기능 소재 '히토에(Hitoe)'를 공동 개발했다. 심장이 움직이는 몇 밀리 볼트의 미약 전류를 파악할 수 있는 높은 전도성 수지를 1만분의 몇 밀리라는 첨단섬유인 '나노 섬유'에 코팅해, 착용자의 심장 박동을 정밀하게 측정하여 무선 통신으로 스마트 폰 등에 보낸다.

이미 스포츠 의류 업체인 골드윈이 지난해 12 월 입기만 해도 심박수를 정밀하게 측정할 수 있는 스포츠웨어에 채용했다. 현재는 용도가 제한적이지만, 의료 기기로 허가되면 심전도를 장착하지 않아도 부정맥 등의 검사를 할 수 있다.

■ 국내 시장은 5배 이상 증가

도레이는 "미래에는 심박수 뿐만 아니라, 뇌파 등 더 많은 생체 정보 측정에 도움이 될 수 있다"고 활용 범위의 확대를 기대한다. 심박수를 다른 단말기에 보내면, 가수의 고동(鼓動)을 느끼며 콘서트를 감상하는 등 새로운 엔터테인먼트 경험도 가능하다.

시장조사 업체 시드 플래닝에 따르면 일본 웨어러블 디바이스 시장은 2014년 추정 130만대에서 2020년에는 5배 이상 증가한 680만대까지 커질 전망이다.

2020년 도쿄 올림픽에서는 웨어러블 디바이스를 착용한 선수의 고동을 경기장 한편에서 관객이 느끼고, 슈퍼 플레이는 로봇이 재현한다. 해외에서 밀려 오는 관광객들은 안경형 디바이스를 쓰고서 관광지를 둘러보는 그런 광경이 벌어질지 모른다.

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