바이오인

KEIT PD 이슈리포트 2019-11월호 :

하반신 완전마비 장애인의 일상생활 운동보조를 위한 전동형 외골격로봇 개발 및 제품화

< 목  차 >

ISSUE 1  표면감성디자인 프로세스 체계화
ISSUE 2  터보분자펌프 기술개발 배경 및 추진전략
ISSUE 3  수소상용차 기술개발 동향
ISSUE 4   Techtextil 2019 전시회를 통해 본 기능성 섬유 기술개발 동향
ISSUE 5  블록체인과 표준

____________________________________________

■ 기획의도

○ 하반신 완전마비는 질병이나 사고 등의 원인으로 척수가 손상되어 하반신의 운동기능을 완전히 상실한 상태를 의미함. 하반신 완전마비 장애인은 하반신 운동기능 상실로 생활 반경이 제한되고 이로 인해 적극적인 경제적· 사회적 참여가 어려움. 또한, 일상에서 가족 등 주변인들의 물리적인 도움이 필요하기 때문에 독립적인 생활이 어려우며, 오랜 좌식생활로 위장기능 약화, 골도 저하 등의 합병증 문제 등도 존재함

○ 전동형 외골격로봇은 사람의 팔이나 다리 등 특정 신체부위에 작용하여 더욱 강력한 근력과 지구력을 낼 수 있게 해주는 장치를 의미함. 하반신 완전마비 장애인의 보행 보조를 위한 전동형 외골격로봇은 하반신 완전마비 장애인의 하지 동작을 대신 생성해줌으로써 보행뿐만 아니라 휠체어로 이동이 어려운 지형(예: 계단)의 이동을 가능하게 하여 장애인의 손상된 이동능력을 회복시키기 위해 개발되고 있음

① 세계시장 규모 및 전망

○ 외골격로봇은 세계 시장에서 2025년까지 연 평균 41.2% 성장할 것이라고 예측되고 있음
○ 외골격로봇 시장에서 헬스케어용 로봇이 차지하는 비중이 높으며, 세계적인 인구 노령화와 더불어 하반신 마비와 관련된 다발성 경화증, 파킨슨씨 병, 뇌졸중 등의 발병률 증가 추세로 미루어 볼 때, 장애인을 위한 전동형 외골격로봇 시장 또한 증가할 것으로 전망

<외골격 로봇 세계시장 전망>

출처: Data Bridge Market Research 2016, Global Exoskeleton Market - Industry Trends Forecast to 2025

② 하반신 완전마비 장애인 시장분석

○ 2017년 국내 등록장애인구는 2,668,411명, 하반신 마비와 관련된 지체장애인의 수는 1,242,785명(전체 47%, 출처: 보건복지부, 한국보건사회연구원 ‘2017년 장애인실태조사’(2017년 12월 31일 기준)
○ 하반신 완전마비 지체 장애인 80,023명, 보행 불완전 뇌병변 장애인 105,809명
○ 미국의 척수손상환자는 약 282,000명(2016년 기준)이며 매년 새로운 척수손상환자가 17,000명씩 증가하는 것으로 추정됨(출처: National Spinal Cord Injury Statistical Center 2016, Spinal Cord Injury(SCI) Facts and Figures at a Glance)

③ 전동형 외골격로봇의 국내외 개발 사례

○ 하반신 완전마비 장애인을 위한 로봇은 전동형 외골격로봇 분야에서 가장 먼저 상용화가 진행됨. 대표적인 로봇으로는 HAL(Cyberdyne, 일본), Rex(Rex Bionics, 일본), Rewalk(ReWalk robotics, 이스라엘) , Ekso GT(Ekso Bionics, 미국), Indego(Parker Hannifin, 미국), PhoeniX(SuitX, 미국) 등이 있으며, ReWalk, Ekso GT, Indego는 재활치료를 위한 의료기기로써 미국 FDA 승인을 획득하 바 있음
○ 국내에서는 헥사시스템즈, 현대자동차, 삼성전자, LG, LIG 넥스원, 엔티로봇, 엑소아틀레트, 엔젤로보틱스 등이 장애인 전동형 외골격 로봇을 개발 중이며, H-MEX(현대자동차), Robowere 10L-OP(엔티로봇), ExoAtlet( 엑소아틀레트), WalkON suit(엔젤로보틱스) 등이 하반신 마비 장애인을 위한 전동형 외골격 로봇으로 공개됨

④ 전동형 외골격로봇의 기술적 한계

○ 공개된 전동형 외골격 로봇은 대부분 보행 기능 회복에 초점을 두고 있어 다양한 사용환경(예: 경사로, 계단 등) 이 고려되지 않음
○ 보행 및 기립을 위한 지팡이 사용이 필수적이기에 양손의 자유로운 활동이 불가능함
○ 전동형 외골격로봇에 의한 보행속도가 비장애인에 비해 느린 문제가 있음

⑤ 전동형 외골격로봇의 국내 상용화 및 사업화의 한계
○ 전동형 외골격로봇에 의한 보조 기술에 대한 수요는 증가하고 있는 반면, 외골격로봇의 개발 및 보급속도가 느린 문제가 있음
○ 전동형 외골격로봇의 상용화 및 사업화를 위해서는 기술적 한계를 극복하는 문제와 더불어 임상실험을 통한 효과 검증, 국내 의료기기 인증, 보조기제작 허가 획득, 전동형 외골격로봇의 보험 수가화 등의 문제가 남아 있음

■ 과제 핵심기술 및 주요 연구내용

○ 기술적 한계극복 - 하드웨어 요소기술 개발
-  평지 외 다양한 사용환경에서의 이동을 보조하기 위해 1kW급(연속 보조력: 120Nm, 순간 보조력: 250Nm) 고출력 구동모듈 개발
-  다양한 대상자(소아 환자 및 경미한 마비환자 등)를 고려한 맞춤형 구동기 모듈 다각화 개발. 0.5kW급(연속 보조력: 80Nm, 순간 보조력: 120Nm) 및 0.2kW급(연속 보조력: 40Nm, 순간 보조력: 60Nm) 구동 모듈 개발
-  발목관절 보조를 위한 반능동형 구동모듈 개발
-  맞춤형 경량 외골격 기구부 제작 기술 개발 

...................(계속)

☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.