웨어러블테크, 삶의질을바꾼다 신체에착용하여인간의능력을증강시키는기술로웨어러블테크가부상하고있다. 이미의료분야, 산업현장, 군수장비등에서다양하게시도되고있다. 웨어러블테크에대한연구가어디까지진행되었는지, 웨어러블테크가미래인간세상을어떻게변화시킬것인지전망해본다. 김옥남책임연구원 onkim@lgeri.com 영화아이언맨에서소개된웨어러블로봇 한계를넘어서고싶은인간의욕망사람들은생태계에서다른동물들보다뒤쳐지는자신의능력을보완하기위해많은도구들을개발해왔다. 치타보다느리지만자동차를타고더빨리달릴수있고, 날개가없지만비행기를타면새보다더빨리날수있다. 무거운물건은기중기로들어올릴수있고, 케이블카를타고높은산에도단번에오를수있다. 더많은능력을갖고싶어하는인간의욕망은끊임없이관련기술을발달시켜왔다. 비행기를타지않고도날수있고, 자동차를타지않고도축지법을쓴것처럼빨리달릴수있는초능력을생체칩과 DNA 조작을통해일반인들도갖게될날이언젠가는올지도모른다. 최소한, 약간의도구를몸에착용함으로써이와비슷한능력을갖게되는날은머지않아올것으로보인다. 영화아이언맨에서보여준고도의무기웨어러블로봇 (w e a r a b l e robot) 은소형에너지생산장치를제외하고는현실적으로사용가능한단계에다가서 고있다. 웨어러블로봇은사람이움직이고자하면, 뇌에서발생하는생체신호를센서로미리탐지해동작신호로변환하고, 시스템이작동하여무거운짐을들어올리거나운반하는것을돕는다. 실제로미국버클리바이오닉스에서제작한 3세대근력강화용시스템인 HULC 를착용하면, 보통체력을가진사람도 90kg의짐을가볍게나를수있다. 일본에서도의료용으로팔다리에착용하는웨어러블로봇 HAL을개발해서상용화에성공했다. 인간이신체적장애를극복하여좀더자유롭게움직이고, 무거운물건을들어올리고운반하면서빠르게달리는능력을갖추는것도그리먼미래의이야기가아닐수있다. 신체에착용하여인간의능력을증강시키는또하나의기술로웨어러블컴퓨터도부상하고있다. 투명디스플레이가장착된안경을착용하여인터넷검색을할수있게될뿐만아니라현실세계에서구할수있는정보는물론증강현실기술을통해제공되는정보까지포함하여종합적으로의사결정을할수있게될것이다. 또한, 신체에부착되어있는다양한센서들을통해, 신체의건강상태를모니터링하고, 이정보들을유헬스케어 (u-healthcare) 시스템에보내적절한처방을받을수있는시대가다가오고있다. LG Business Insight 2010 12 22 41
웨어러블컴퓨터는사용자의기억력, 인지능력, 문제해결능력등을증대시키는장치이다. 웨어러블테크, 어디까지왔나? 웨어러블테크는현재정보처리기술을중심으로진행되는웨어러블컴퓨터와로봇기술분야가핵심인웨어러블로봇의두가지방향으로연구및산업화가진행되고있다. 웨어러블컴퓨터웨어러블컴퓨터는사람몸에착용하며, 다양한정보들이통합처리되어, 사용자의기억력, 인지능력, 문제해결능력등을증대시키는장치이다. 웨어러블컴퓨터는교육 / 훈련분야, 제조 / 관리분야, 군수분야, 엔터테인먼트분야, 의료분야등에서주로활용될전망이다. 현재웨어러블컴퓨터기술은어디까지구현되고있는지상용화사례중심으로살펴보자. BodyMedia 의스마트밴드는팔뚝위부분 에착용하여사용자의온도나열을감지하여건강상태를체크한다. Symbol의 WSS 1000 은손목에장착하는바코드정보처리장치로서, 손가락을감싸고있는반지에내장이되어있는레이저바코드스캐너를이용해, 움직이면서바코드를찾아읽으면서정보를처리할수있다. Xybernaut은방탄복내부에소형 PC를설치하여일선경찰관이나병사들의안전과작전능력향상에도움을줄수있는웨어러블컴퓨터를개발했다. VivoMetrics 에서개발한 Life shirt는이미미국내주요의과대학과제약회사들이사용하는제품인데, 땀, 심장박동등주요생체데이터를수집하고분석하여연구원들이나의사들이실시간으로처방이나치료시기를알수있게해준다. 웨어러블로봇 웨어러블컴퓨터들 : 왼쪽위에서시계방향으로 SmartBand, Symbol Wss1000, xybernaut Body-Armor 그리고 Life Shirt 웨어러블로봇은신체에착용하여사용하는전동시스템과인간의신체신호를이용하여각종신체기능을강화하는시스템을아우르는개념이다. 웨어러블컴퓨터에서는정보처리기능이강조되지만, 웨어러블로봇의경우각종신체기능을증폭시키는제어및구동시스템이중요하다. 인간이착용하고신체기능을증폭시킨다는점에서, 스스로생각하고움직이는휴보나아시모와같은휴머노이드로봇과는또다른개념으로볼수있다. 웨어러블로봇에는미세한위치및구동제어, 효율적인구동시스템개발, 민감한신체 42 LG Business Insight 2010 12 22
웨어러블로봇은고사양의인공지능이필요하지않아, 상대적으로쉽게개발할수있는로봇이다. 감지센서등과같은난제가많이남아있다. 그러나, 휴머노이드등에서쓰이는고사양의인공지능이필요하지않아, 상대적으로쉽게개발할수있는로봇이다. 휴머노이드에비해단순하지만, 시장의니즈가명확하기때문에가까운미래에의미있는규모로시장이형성될것으로전망된다. 웨어러블로봇의주요적용분야는노인및장애인의이동성및생활향상을추구하는의료분야, 고된노동을보조하는산업분야, 군수분야의세가지로볼수있다. 먼저, 의료분야에서투자가활발하다. 사람의거동을돕는로봇의경우, 사고후재활프로그램및장애인의이동성확보측면에서의료업계및의공학분야에서개발및투자가진행되고있다. 웨어러블로봇은신체에착용하여각종퇴화된기능을증폭하기때문에노인및장애인의이동성확보와동작보조는물론심리적안정을갖게하는데에도유용하다. 둘째, 산업분야에서는고도의숙련을요구하는힘든작업공정을웨어러블로봇을착용한숙련근로자가수행할수있게하는연구가활발히진행되고있다. 많은산업에서아직도완전자동화는불가능하고여전히숙련된근로자를필요로하고있다. 따라서웨어러블로봇을착용하고작업하는모습은미래산업현장에도보편화될것으로보인다. 실례로현대중공업의경우선박의도장및용접작업에서근로자의작업부하를경감시키기위해웨어러블로봇개발에착수했다고한다. 하지만그어떤분야보다도가장활발한연구및산업화가이루어지고있는곳은군수분야이다. 미래의군인들은생존능력및전투력증대와함께신속한통신능력을갖추기위해다양한장비를온몸에착용해야한다. 이때문에군장의하중이증가하여기동성과활동의유연성이현격히감소하게된다. 이문제를해결하기위해다양한근력강화용시스템이미국을중심으로개발되고있다. 현재진행되고있는연구들을좀더자세히살펴보자. 혼다의 Walking assist device는가장단순한형태의웨어러블로봇으로작은힘으로도쉽게걸을수있게해준다. 사고후회복과정또는신체가불편한노인들의거동에활용될수있는데, 몇가지불편한자세를지속적으로반복하여야하는산업현장에서는이미상용화되고있다. 일본 Cyberdyne 사의 HAL(Hybrid Assisted Limb) 은본격적인웨어러블로봇으 혼다의 walking assist device LG Business Insight 2010 12 22 43
HAL 을이용하면고령자나척추장애인, 팔다리를잘사용할수없는소아마비장애인도걸을수있게된다. Cyberdyne 사의 HAL(Hybrid Assisted Limb) 로볼수있는데, 이제품은구동기를이용하여관절의힘을증폭시킴으로써, 실제근력의두배에가까운힘을낼수있게한다. 피부에붙인센서로뇌의전기신호를읽어내어근육을움직이고자할때그데이터를모터로전송해손발의움직임을보조한다. 로봇이스스로 움직이는것이아니라인간의의지로동작을하려할때, 해당동작을보조하여움직이게되는것이다. 따라서 HAL을이용하면불편한자세에서도무거운짐을쉽게들어올릴수있게되고, 고령자나척추장애인, 팔다리를잘사용할수없는소아마비장애인도걸을수있게된다. HAL은월 590달러에리스할수있다. 한편, 미국에서개발된 HULC(Human Universal Load Carrier) 는 90kg의군장을메고시간당 16km를행군할수있게해주는웨어러블로봇이다. 리튬이온배터리로는 1시간동안행군할수있고, 군용비행기에쓰이는 JP8 연료를사용하면 72시간동안사용할수있다고한다. 웨어러블테크로변화되는미래의삶 올해 70세가된최미래할머니는치마속에가터벨트방식으로되어있는웨어러블로봇을착용하고다닌다. 최할머니는미세한다리근육의변화를센싱하여증폭하는이제품을사용하면서더이상엘리베이터를이용하지않을뿐아니라지난주말에는북한산등반까지다녀왔다. 연한하늘색의굽이낮은구두는요철이많은종로길을걸을때에하중을분산하고자세를제어하여몇시간을걸어도피곤하지않게해준다. 최근인터넷에서구입한연보라색가디건은등쪽에얇은 flexible 배터리가장착되어있는데, 밤에잠잘때소매에있는매듭모양의플러그를통해충전하면하루종일 구동기를사용할수있다. 또한가디건의소매는팔의근력을 5배강화해주므로시장에서과일과채소, 음료수를구입하여들고올수있다. 한편, 가디건의소매에장착된 flexible 맥박및혈압계, 가슴에장미꽃디자인으로부착된심전도계는최할머니의건강상태를실시간으로체크하고있다. 이정보들은귀에걸린귀걸이를통해담당의사의컴퓨터에전송되고있는데, 최할머니가원할때, 브라운톤의선글라스에서디스플레이되곤한다. 다른쪽귀걸이는제어및연산칩이삽입되어있어서, 가더밸트와가디건의구동기를섬세하게제어할뿐 44 LG Business Insight 2010 12 22
향후웨어러블테크는누구나착용하는패션제품이될수도있다. 미래의웨어러블테크 어디까지가능할까? 현재웨어러블로봇은관절및근력보조의역할에머물러있으나, 미래에는신체상태를센싱및모니터링하고신체의각종기능을증폭하는역할을하게될것으로보인다. 이과정에서현재는어느정도구분이되고있는웨어러블컴퓨터와의경계가점점모호해질것이며, 최종적으로일체화된시스템으로진화하게될것으로예상된다. UC-Berkeley에서개발중인 Smart shoe가이러한전망을뒷받침하는사례가될수있을것이다. Smart shoe는걷는과정에서의피로도를감소시키고자세를제어할뿐아니라, 건강상태모니터링까지가능한웨어러블로봇이다. 웨어러블로봇에폐활량계, 심 전도계, 혈당계등을포함시키면관절및근력보조의역할을넘어신체의건강상태를모니터링하는것까지가능해진다. 게다가현재웨어러블컴퓨터기술로개발되고있는생체정보전송시스템이웨어러블로봇에장착되면위급상황발생시적절한조치를취하는기능까지일체화될수있다. 향후개별제품의소형화와고기능화가더욱진전되어조끼나바지, 모자, 신발, 악세사리형태로착용하는웨어러블테크가되면, 누구나착용하는패션제품이될수도있다. 산업화가능성웨어러블테크가가까운미래에의미있는크기의시장으로성장할수있을까? 아니라, 선글라스를통해네비게이션및영상상영까지가능하게해준다. 허리에찬폭이좁은검정벨트는척추에걸리는하중을센싱하고분산시켜허리에과중한하중이걸리지않도록하고척추의자세를제어하는웨어러블로봇이다. 최할머니는이벨트를착용하기시작하면서더이상허리의통증을느끼지않게되었을뿐아니라, 오래전에그만두었던탱고까지다시시작할수있게되어만족감을느끼고있다. 오늘서울역앞에서는최할머니가처녀시절영화관에서보았던아이언맨의복장을한군인이사관생도를모집하고있다. 군인옆의홀로그램영상에서는밸벳광고가 한창이다. 다양한색상과디자인으로되어있는이밸벳은, 착용자의치매인자를검출하고혈류속도를모니터링하며두뇌의신경신호를웨어러블로봇의중앙제어장치에전송하는웨어러블컴퓨터이다. 홀로그램광고에서는이멋진밸벳을착용하면자신의건강을지킬수있을뿐아니라, 웨어러블로봇에전달된신경신호에따라중증장애자들도몸을원하는대로움직일수있으며십자수와같은정교한작업도할수있게된다고주장하고있다. 최할머니는왜여든이넘은남자배우가밸벳을광고하는지의아해하면서도, 밸벳을착용한자신의예쁜모습을상상하면서미소짓는다. LG Business Insight 2010 12 22 45
웨어러블테크의발달로입출력방식이다양화되고, 관련폼팩터가변화될것이다. 먼저의료용시장을보면, 노인과장애인을위한웨어러블로봇기술은현재로서도단순이동보조기구이상의섬세한작업이가능한수준이며, 관련기술이빠르게개발되고있다. 고령화가진행되면서경제력을가진노인들이많아지고, 발달된의학의도움으로거동이극히불편한채생존하는노인층도많아질것이다. 웨어러블로봇없이외출이불가능한상태가된다면, 삶의질을위해구매하게될사람들이많을것으로예상된다. 특히사회복지차원의보조금은구입의사결정에큰영향을미칠것이다. 향후고령화문제가사회전면에대두되고, 노인복지가중대한문제로될것이므로, 선진국을중심으로국가적인대책이나보조가증가할수밖에없을것으로판단된다. 산업계에서는웨어러블로봇이우선특수환경의근로자들을대상으로적용될것으로보인다. 그러나가격이싸고범용적인장치가출시되면, 블루칼라노동자들이작업복을입듯이, 많은블루칼라노동자들이작업을할때신체일부나몸전체에웨어러블테크를착용하게될수도있다. 그렇게되면시장규모도엄청나겠지만, 작업문화와작업환경에서도상당한변화가있을것이다. 마지막으로군수용시장을보면, 단기간내에일반부대에광범위하게보급되기를기대하긴어렵지만, 잠재적으로시장규모는클것으로보인다. 전투병의규모보다첨단무기를기반으로전투력을가늠하는현대전에서개개병력의스마트화는매우중요한의미를가진 다. 특수부대가아닌일반보병부대를위한근력보조로봇개발이꾸준히이루어지고있는것도그때문이다. 특수장비들의가격을고려해볼때, 웨어러블로봇의가격및개발비용에가장덜민감한분야이기도하다. 기술및산업파급효과웨어러블테크는다양한산업분야에서개별적으로진행되고있는미래기술및제품연구의집합체가될것이다. 웨어러블테크의개발및상용화는디스플레이, 센서, 소프트웨어, 통신, 프로세서, 기계, 섬유등다양한유관기술과연동될것이다. 입출력방식이변화하고, 다양화되며, 관련폼팩터가변화될것이다. 이미다양한입출력방식의상용화가시도되고있다. Xybernaut에서개발한웨어러블컴퓨터는 PDA 크기만한컴퓨터본체를허리띠로착용하고, 고글형태의된디스플레이를사용하며, 팔에차는키보드와손가락에낄수있는마우스로조작한다. 이스라엘에서는컴퓨터단말기에연결하면레이저로키보드를만들어주는장비가출시되기도했다. 특히 MIT의페티메이즈랩이선보인식스센스는프로젝터가장착된웨어러블컴퓨터로서연구단계이지만업계에서크게주목받고있다. 프로젝터를이용해어떤물체에도디스플레이할수있고, 만들어진디스플레이상에서제스춰를통한입력도가능하다. 양손으로사진프레임을만드는제스춰만으로그안에들어오는장면을사 46 LG Business Insight 2010 12 22
웨어러블테크는다양한분야에서인간의삶을바꾸어놓게될것이고, 유관산업의기술발전과구도변화를가져올것이다. 진찍을수도있다. 뿐만아니라실제사람들이생활하면서겪게되는다양한상황에서정보소스와의즉각적인상호작용을가능하게한다. 웨어러블테크는하나의현상을다양한정보소스로입력받는것을가능케함으로써상황판단 MIT 의식스센스 의오류를줄일것이다. 한가지현상에대해문자뿐만아니라, 영상, 음성, 생체신호등멀티소스로다양한정보를수집하고종합해서판단할수있기때문에풍부한해석이가능해지고, 의사결정의오류가적어진다. 예를들어, VivoMetrics 의 Life Shirt에서는땀, 혈당, 체온등다양한생체신호를입력받는다. 또한간단한모양의헤드셋을착용함으로써뇌파를읽을수있는장비도이미출시되었다. 환자가고통을호소할때일정기간축적된관련데이터는객관적인판단을하는데도움을줄수있다. 웨어러블테크와연계된전문서비스와관련비즈모델이다양하게등장하고, 산업의수익원이변화하게될것이다. 웨어러블테크는개별단위의컴포넌트로만존재해서는큰의미가없는경우가많다. 적절한전문서비스들이개발되고비즈니스모델과연결된서비스형태로제공될때더큰부가가치를만들어낼것이다. 예를들어, 다양한생체센싱기능이포함된의료용웨어러블테크는유헬스케어서비스와연결될때제대로된기능을할수있 다. 따라서단위제품에서수익을내는경우보다휴대폰사업과같이서비스를중심으로제품이연계되는형태의비즈모델이다양하게등장하게될것이다. 이러한비즈모델은일종의컨텐츠서비스사업이기때문에구글이나페이스북처럼, 단기에폭발적으로성장할수있는분야이다. 비즈모델이시도되기시작하면장치산업과달리단기간에시장을형성할수도있을것이다. 지금으로서는배터리의고효율화및소형화뿐만아니라피부등신체접촉면및인터페이스측면에서해결해야할과제들이많다. 그러나, 인간과인터랙션하는다양한기술이적용될수있는웨어러블테크분야에서하나의기술이해결될때마다, 특히웨어러블컴퓨터와로봇의통합솔루션이하나하나만들어질때마다하나의시장이열리게될정도로파급효과가클것이다. 웨어러블테크는다양한분야에서인간의삶을바꾸어놓게될것이고, 유관산업의기술발전과구도변화를가져올것으로보 인다. www.lgeri.com LG Business Insight 2010 12 22 47