고령화 시대의 로봇

로봇이 빠른 속도로 진화하고 있다. 그중에서도 고령화 사회에 대비해 거동이 불편한 노인과 환자, 장애인들을 도와주는 메디컬 로봇의 기술발전이 가속화되고 있다. 상용화가 임박해 있는 메디컬 로봇 10종을 소개한다.

리바
사람을 옮기는 지게차 로봇

발명: 일본 이화학연구소(RIKEN)
용도: 거동이 불편한 노인, 환자의 이동 보조
효용성: 세계 인구가 고령화되고 있다. 우리나라도 오는 2018년이면 65세 이상 인구가 전체 국민의 7%를 넘어설 전망이다. 리바(RIBA)는 튼튼한 두 팔로 성인을 안아 이동시킬 수 있는 현존 유일의 로봇이다.
작동방식: 팔에 내장된 454개의 센서와 초강력 모터에 힘입어 리바는 최대 61㎏을 들어 올릴 수 있다. 우레탄 발포제 소재로 된 부드러운 피부를 갖고 있어 사람이 안는 것만큼 편안하다. 또한 사람의 얼굴과 목소리를 구별할 수 있으며 '리바! 날 소파에서 일으켜 줘'와 같은 명령도 이해하여 반응한다. RIKEN 연구팀은 내년 중 양로원에서 노인들을 상대로 리바의 효용성을 테스트할 계획이며 이 실험을 위해 현재 리바의 팔 힘 강화에 나서고 있다.
상용화 시기: 2011년

퍼마
로봇 팔을 부착한 전동휠체어

발명: 미국 피츠버그대학
용도: 물리적 장애 환자들의 이동과 식사 보조
효용성: 기존의 휠체어는 사지(四肢)를 제대로 움직이지 못하는 중증환자들에게 적합하지 않았다. 개발자인 로리 쿠퍼 박사는 자전거 사고로 부분 마비를 겪은 후 이러한 한계를 깨달았다. 그나마 그는 팔을 사용할 수 있었지만 그가 만난 대다수 중증 환자들은 팔조차 사용하지 못하는 경우가 많았다. '퍼마(PerMMA)'는 이들을 위해 이동과 물건조작 능력을 갖춘 신개념 휠체어 로봇이다.
작동방식: 퍼마는 전동휠체어와 유사한 몸통에 두 개의 로봇 팔이 부착돼 있다. 이 팔은 환자들을 도와 요리, 옷 입기, 쇼핑 등 일상사를 처리할 수 있도록 프로그래밍 되어 있으며 환자의 상황에 따라 터치패드, 마이크로폰, 조이스틱 중 하나로 조작 가능하다. 현재 퍼마가 지탱할 수 있는 무게는 2.7kg 정도지만 쿠퍼 박사팀은 이를 68kg으로 높인 새로운 로봇팔을 설계 중에 있다. 이 정도 힘이면 오븐에서 대형 칠면조를 꺼내거나 가스레인지 위에서 끓고 있는 갈비찜 통을 옮길 수도 있다.
상용화 시기: 2020년

콤파이
독거노인을 위한 똑똑한 개인 비서

발명: 프랑스 로보소프트
용도: 독거노인 보살피기
효용성: 노인복지정책은 강화되고 있지만 정작 노인들의 생활을 점검하고 안전 여부를 파악하는 사회복지사의 숫자는 턱없이 부족하다. 인터넷 접속이 가능한 '콤파이(Kompai)'는 약 먹을 시간을 알려주거나 위급 시 외부에 도움을 요청하는 등 개인비서의 역할을 한다.
작동방식: 시스템은 이미 상용화된 행사 안내로봇 수준이다. 하지만 다정다감한 성격이 강점이다. 사용자가 기분이 좋지 않다고 말하면 어디가 아픈지를 되물으며 신체 증상을 적은 이메일을 의사에게 전송한다. 콤파이를 통해 의사와 직접 화상통화를 할 수도 있다. 배터리 재충전도 스스로 알아서 한다. 사용자는 음성 또는 터치스크린으로 콤파이를 제어할 수 있다. 현재 로보소프트는 로봇개발자들을 상대로 한 오픈소스 버전 '로보박스- 콤파이'를 판매중이다. 이 로봇은 개발자가 직접 소프트웨어를 설계, 다양한 용도로 활용할 수 있다.
상용화 시기: 2011년



테이머
아이의 불안을 잠재우는 인형 로봇 치료사

발명: 캐나다 브리티시컬럼비아대학
용도: 불안장애 아동의 치료
효용성: 9~17세의 아이들 중 약 13%가 스트레스와 불안 장애를 경험한다. 토끼 인형 로봇 '테이머(Tamer)'는 아이들의 불안을 해소시켜 준다.
작동방식: 불안장애아의 신체에 부착된 센서들이 심박동수, 손의 발한(發汗) 등 스트레스 징후를 탐지한다. 테이머는 이 정보를 바탕으로 아이가 자신의 상태를 인지하게끔 반응한다. 화가 난 아이가 몸을 세게 찌르면 귀를 쫑긋 세우고, 부드럽게 만지면 귀를 누그러뜨린 채 기분 좋은 소리를 낸다. 테이머의 반응을 보고 아이가 자신이 화가났음을 알게 되는 것. 이런 불안 상태의 자각은 치료를 위해 중요한 과정이다. 연구팀은 올 여름 중 불안 장애아를 대상으로 테이머의 치료효과를 확인해볼 예정이다.
상용화 시기: 2014년

허브
팔방미인 가사 도우미

발명: 미국 피츠버그대학 인텔연구소, 카네기멜론대학
용도: 가사 보조
효용성: 세상에 유능한 가사도우미를 마다하는 사람은 없다. '허브(HERB)'는 현존 가사도우미 로봇 중 기술적으로 가장 뛰어난 모델이다.
작동방식: 세그웨이에 로봇시스템을 탑재, 이동능력과 기동성이 탁월하다. 쟁반 위에 와인잔을 들고 움직여도 흘리지 않을 만큼 균형감각 역시 수준급이다. 지적능력도 놀랍다. 영상 인식 소프트웨어의 도움으로 집안 내 여러 물체를 구분해 최적의 대응을 한다. 빈병을 보면 재활용 쓰레기통에 버리고, 휴대폰이 떨어져 있으면 주인에게 건네주는 식이다. 콜라를 가져오라고 시켰는데 주스를 가져오는 엉뚱한 실수는 허브에게 있을 수 없다. 허브는 또 인간 행동모방 능력이 있어 사람이 하는 방식대로 물건을 집어 올린다. 현재 개발자들은 허브가 복잡한 공간에서 이동할 때 충돌을 최소화하도록 소프트웨어를 개량 중이며 식기세척기에서 접시를 꺼내고 옷을 개키는 등 섬세한 동작이 가능한 로봇팔도 새로 채용할 계획이다.
상용화 시기: 2025년

사이클롭스
인공 안구 실험용 맹인 로봇

발명: 미국 캘리포니아공과대학
용도: 망막 이식술을 받은 맹인의 시각 재현
효용성: 대다수 안구 이식술은 섣불리 임상시험을 하기에 너무 위험하다. '사이클롭스(CYCLOPS)'는 사람을 대신할 맹인 로봇이다.
작동방식: 2만 달러짜리 4륜구동 로봇인 사이클롭스로 인공 안구의 성능을 미리 확인할 수 있다. 머리에 달린 원격조종 카메라를 회전시키면 의안(義眼)과 동일한 시야가 확보된다. 만일 로봇이 사물을 분간하지 못한다면 연구자들은 의안의 알고리즘에 문제가 있음을 인지하고 즉각 개선에 나설 수 있다.
상용화 시기: 2010년

라이저
뇌졸중 환자의 재활 치료사

발명: 캐나다 브리티시컬럼비아대학
용도: 뇌졸중 환자의 재활 보조
효용성: 오늘날 뇌졸중 환자의 균형감각 회복에 쓰이는 물리치료 장비는 의도적으로 환자를 불균형 상태에 처하게 한다. 환자가 스스로 설 수 있도록 하기 위함이지만 낙상의 위험도 그만큼 크다. '라이저(RISER)'는 안전한 상태에서 불균형 상황을 재현, 환자의 균형감각 회복을 돕는다.
작동방식: 환자는 지지 장치에 몸을 결착하고 고글을 쓴 채 라이더의 플랫폼 위에 올라선다. 그러면 6축 모션 플랫폼이 움직이며 에스컬레이터 탑승, 윈드서핑 등 다양한 가상 상황을 재현한다. 고글도 플랫폼과 연동해 가상체험을 돕는다. 이렇게 체험의 난이도를 높여가면 환자들은 스스로 균형을 잡을 수 있게 된다. 특히 이 플랫폼은 균형감각과 관련한 신경생물학적 연구에도 유용하다. 환자가 체험을 하는 동안 두피에 붙인 전극을 통해 뇌의 각 영역이 어떻게 반응하는지를 확인할 수 있기 때문이다.
상용화 시기: 2015년



레이븐2
원격 수술 집도의

발명: 미국 워싱턴대학, 캘리포니아산타크루즈대학
용도: 원격 수술
효용성: 전장의 부상병이나 재해현장의 부상자, 그리고 산간낙도 거주자들은 1급 의료인과 의료기관의 치료를 받기가 쉽지 않다. 만일 수술경험이 없는 인근의 의사와 최고 전문가지만 지구 반대편에 있는 의사 중 한명을 택해야 한다면 어떻게 해야할까. '레이븐2((RAVEN2)'는 바로 이 고민을 해결해줄 로봇이다.
작동방식: 레이븐2는 총 4개의 로봇 팔을 보유, 원격조종을 통해 두 명의 의사가 한 명의 환자를 수술할 수 있는 세계 최초의 로봇이다. 일례로 환자는 LA에 있는데 이 수술의 최고 전문가는 워싱턴과 뉴욕에 있다고 가정해보자. 레이븐2를 이용하면 두 의사가 자신이 위치한 곳에서 컴퓨터 화면을 바라보며 조이스틱으로 각자 2개의 로봇 팔을 원격 조종함으로써 한 환자를 동시에 수술할 수 있다. 연구팀은 이를 위해 로봇 팔이 서로 충돌을 일으키지 않는 소프트웨어를 개발, 레이븐2에 적용했다.
상용화 시기: 2013년

카디오암
뱀을 닮은 심장수술 로봇

발명: 미국 카디오로보틱스, 카네기멜론대학
용도: 최소 침습 심장수술 보조
효용성: 심장수술을 하려면 환자의 흉부를 절개한 뒤 흉골을 부러뜨리고 늑골을 벌려야 한다. 때문에 수술 후유증에서 완전히 회복되려면 몇 달은 걸린다. 최소 침습 수술 장비 '카디오암(CardioArm)'은 신체의 손상을 최소화하고 수술의 정확성과 안전성을 높여 빠른 회복을 돕는다.
작동방식: 일견 뱀처럼 보이지만 카디오암은 길이가 1㎝, 무게는 85g이 채 안 된다. 하지만 모터와 관절을 내장, 최대 102도까지 몸을 구부린다. 때문에 장, 기관지, 기타 내장 수술을 할 때 인체 내부 이곳저곳으로 손쉽게 투입할 수 있다. 로봇에 초소형 카메라가 부착돼 있어 의사들이 조이스틱을 이용해 조종하기도 쉽다. 카디오암은 지난 2월 가슴을 절개해야 했던 한 환자를 최소 침습으로 진단하는 데 성공한 바 있다.
상용화 시기: 2012년

타이조
노인들의 운동 교관

발명: 일본 산업기술종합연구소(AIST), 제너럴 로보틱스
용도: 노인들의 운동 관리
효용성: 노인들은 운동을 해야 더 오래 건강하게 산다. 하지만 노인인구의 급증으로 자격있는 트레이너의 수가 부족해질 전망이다. '타이조(Taizo)'는 이를 메워줄 로봇 트레이너다.
작동방식: 신장 60㎝의 타이조는 운동교관이라기 보다는 눈사람에 가까운 외모를 지녔다. 하지만 관절이 26개나 돼 양팔을 앞으로 펴서 손을 발가락에 대는 등 복잡한 요가 동작까지 수행한다. 총 30개 동작이 가능하며 내장된 특수 모터 덕분에 각 동작을 천천히 체계적으로 표현할 수도 있다. 노인들도 근육에 무리를 주지 않고 동작을 따라할 수 있는 것. 의자에 앉아 동작을 취하는 것도 노인들의 불편을 최소화하기 위해서다. 배터리를 한 번 완충하면 약 2시간 동안 훌륭한 개인 트레이너로 변신한다.
상용화 시기: 2011년