[인사이트코리아=강민경 기자] 평범한 인간 ‘토니 스타크’는 자신의 천재적인 공학 지식을 이용해 옷처럼 입을 수 있는 ‘웨어러블(wearable) 로봇’을 만든다. 입기만 하면 보통 사람보다 수만 배 힘이 강해지고 민첩해지는 로봇. 화려한 무기를 사용해 적들을 공격하며 하늘을 자유자재로 날 수도 있다. 로봇의 힘을 빌린 토니 스타크는 슈퍼영웅 ‘아이언 맨’, 말 그대로 강철 인간으로 거듭난다. 아이언 맨은 모든 로봇 공학자들이 꿈꾸는 ‘궁극의 웨어러블 로봇’으로 꼽히지만, 여기엔 공상의 설정이 꽤나 크게 작용하고 있다는 점을 염두에 두어야 한다. 웨어러블 로봇 개발에 있어서는 로봇을 착용한 사용자의 의도대로 따라 움직이는 ‘동조 기능’이 최대 관건인데 이 조건을 충족하기 위해 현재 전 세계 공학자들이 다양한 기술들을 기반으로 연구에 몰두하고 있다.

"세계에서 가장 강력한 보행 보조 로봇 만들겠다"

한림원이 선정한 웨어러블 로봇기술의 주역, 공경철 서강대 교수는 장애인 재활로봇 분야에서 세계적으로 주목받고 있다. 공 교수는 연세대 세브란스병원 연구팀과 함께 보행 보조 로봇 ‘워크온’을 개발해 지난 2016년 스위스 국립로봇역량연구센터가 주최하는 ‘제1회 사이배슬론’ 대회에서 3위를 차지했다. 해당 기술 및 제품은 간병, 간호 등 돌봄 서비스의 필요성을 줄이고 경제활동 및 일상생활을 능동적으로 가능하게 해 삶의 질적 수준을 높일 수 있는 것이 특징이다. 공 교수는 “장애인용 보행 로봇을 최초로 만든 것은 아니지만 세계에서 가장 강력한 보행 보조 로봇을 만들겠다”고 강조한다.

- 한림원이 선정한 ‘웨어러블 시스템 설계 및 제어 기술’이란 어떤 기술인가요.

“지금까지 저는 ‘웨어러블 로봇’ 분야를 연구해왔습니다. 말 그대로 ‘입을 수 있는 로봇’인데요. 사람이 로봇을 입고할 수 있는 것에는 여러 가지가 있지만 그중에서도 저는 장애인과 노인들을 위한, 사회적 약자들을 도와주기 위한 로봇을 연구하고 있습니다. 해당 기술과 관련해 기초 기술을 많이 연구했고 이를 바탕으로 논문도 다수 작성했으며, 작년 2월에는 이를 상용화하기 위해 ‘SG로보틱스’라는 스타트업 기업을 창업했습니다.”

- ‘웨어러블 로봇’이라고 하니 영화 ‘아이언 맨’이 떠오르는데요.

“네, 아직도 ‘로봇’이라고 하면 영화 같죠. 대다수 분들은 ‘아이언 맨’을 떠올리실 것이고요. 그런데 우리나라의 경우 아직은 시장이 활발하진 않은 상황입니다. 제가 이 분야 공부를 시작할 때만 해도 ‘웨어러블 로봇’은 완전 기초 학문이었습니다. ‘논문 쓰기 좋은 분야’ 정도로 인식이 되던 때였는데요. 최근 들어서는 미국, 일본 등을 중심으로 실제 구매가 이뤄질 정도로 굉장히 큰 발전이 있는 상황입니다. 우리나라도 크게 뒤쳐지지는 않는 것 같습니다. 해외 및 국내 업계 동향에 따르면, 한국은 2026년에는 5조원 이상의 시장 규모로 성장할 것이 예측되고 있습니다. 실질적인 시장 규모가 나오기 시작할 정도로 가시화가 되고 있는 기술입니다.”

- 사회적 약자를 위한 웨어러블 로봇 개발에 몰두하고 있다고 하셨는데요. 구체적인 설명 부탁드립니다.

“노령화가 점차 심해지고 있으니 이에 대한 ‘니즈(needs)’는 당연히 증가할 것이라고 전망했습니다. 그래서 이와 관련된 연구를 꽤 오랫동안 해왔는데요. 학생 때인 2004년부터 기초연구를 했고, 이후 여러 가지 제품들을 만들다가 최근에 기업까지 설립하며 기술에 대한 완성도를 높여가고 있습니다. 저희가 개발한 것 중 거의 완료 단계에 이르는 제품은 두 가지가 있습니다. 먼저 ‘워크온슈트(WalkON Suit)’라고 하는 완전 마비 장애인들을 위한 일상생활 보조 기기가 있습니다. 교통사고 등으로 인해 허리를 다치면 하반신 마비로 판명되는 경우가 많은데, 그런 분들이 일어나서 걸을 수 있게 도와주는 장비입니다. 또 다른 하나는 ‘엔젤렉스(ANGELEGS)’라 불리는 것으로, 노약자 분들이 생활할 때 보다 편하게 움직일 수 있도록 도와주는 기능을 합니다.”

- 지금 개발 로봇들의 작동 가능한 모션들은 어느 정도까지인가요.

“워크온수트는 걷고 계단을 오르내리는 것 등이 가능하고, 엔젤렉스의 경우 동작의 제한이 없습니다. 춤을 춰도 되는 정도입니다.”

- 세계 대회에서 입상한 기록도 있다고 알고 있습니다.

“네 맞습니다. 해당 기술은 2016년 국제사이보그 올림픽에서 3위를 하면서부터 업계의 주목을 받았습니다. 당시 20년간 완전 마비를 앓던 분이 앉았다 일어났다가→문을 열고→계단을 오르내리고→징검다리를 건너는 등의 미션들을 수행하며 세계 랭킹 3위에 올랐습니다. 메달이 중요한 것이 아니라 실제 현장에서 ‘이제 장애인이 이렇게까지 움직일 수 있다’는 기술에 대한 ‘축제의 장’ 분위기가 조성돼 너무 기뻤습니다.”

- 해당 대회가 전 세계에 생중계 됐었죠?

“네. 우리 팀이 유난히 주목받았던 이유가 거기에 있습니다. 예선전에서는 우리 팀과 함께 출발한 다른 팀들 모두 시작하자마자 제대로 동작을 못했습니다. 그들에겐 안타까운 일이었지만 저희에게는 최고의 기회가 찾아온 것이었습니다. 그래서 10분의 경기 내내 우리 팀만 스포트라이트를 받게 됐던 겁니다. 본의 아니게 단독 샷을 10분간 받게 되면서 다들 궁금해 하더라고요. 또 결승전에서는 우리 팀 선수가 징검다리를 건너다가 발을 헛디뎠습니다. 완전마비 장애인이 로봇을 입고 장애물에 걸려 넘어질 뻔한 장면을 보고 5000명 관중이 모두 다 숨을 죽였습니다. 그 사이에 1, 2등을 한 선수들이 미션들을 마치고 결승선을 통과한지도 모를 정도였습니다. 그런데 기적이 일어났습니다. 우리 팀 선수가 다시 재정비를 한 뒤 마음을 가다듬고 한 발, 한 발 다시 걷기 시작했습니다. 결국 모든 미션을 통과해 결승선을 지날 때까지 모든 관중들의 환호와 격려는 우리의 것이었습니다. 어려움을 극복하는 이런 장면이 어찌 보면 전 세계 모든 이들의 감성을 자극했던 것 아닌가 모르겠습니다. 그때 생각하면 아직도 가슴이 뛰네요.”

- 올해 평창에서 열린 패럴림픽에서도 큰 주목을 받으셨잖아요.

“2018 평창 패럴림픽에서 첫 번째 성화 봉송 주자로 27년간 완전마비 장애인이신 분이 로봇을 입고 성화 봉송을 성공적으로 하셨습니다. 패럴림픽은 1948년 영국에서 처음 열렸지만 성화 봉송이 시작된 것은 1988년 서울 장애자올림픽 때부터였습니다. 성화 채화도 한국에서 하고 있는 것으로 알고 있습니다. 정확히 30년 만에 패럴림픽 성화 봉송의 성지인 한국에서 장애인이 로봇을 입고 움직일 수 있었다는 그 의미가 세계적인 이목을 받았던 이유입니다.”

- 기술 원리는 어떻게 되나요?

“완전마비 장애인용과 노약자용 각 로봇은 비슷해 보이지만 기술 원리는 완전히 다릅니다. 두 로봇의 공통점은 사람이 입으면 움직이는 힘을 얻을 수 있다는 것과 전기 모터를 쓴다는 것입니다. 모터가 각 관절에 맞게 부착이 돼서 모터의 힘으로 관절을 돌려주는 겁니다. 관절을 잡고 움직여주는 거죠. 차이점은 ‘복잡한 설계 vs 의도 파악’ 여기에 있습니다.”

- 두 기술의 차이점을 구체적으로 알고 싶습니다.

“완전마비 장애인용 로봇은 사용자가 아예 못 움직이니까 로봇이 모든 것을 다 해야 하는 것이어서 ‘쉽습니다’. 문장의 앞뒤가 맞지 않는 것 같지만, 로봇이 모든 것을 다한다는 것은 사람의 동작을 신경 쓰지 않고 ‘로봇을 로봇스럽게’ 만들면 된다는 겁니다. 따라서 기계의 설계적인 부분이 복잡하게 들어가는 특징이 있습니다. 무거운 사람을 로봇이 다 짊어지고 움직여야 하니까 강하고 안전하게 만들어야 하고요. 반면, 노약자용 로봇은 사용자가 아직 움직일 수 있고 사용감을 충분히 느낄 수 있는 분들입니다. 완전마비 장애인분들은 착용에 대한 느낌이나 불편함 등을 사실 잘 느끼지 못하시지만 노약자 분들의 경우에는 사용감에 훨씬 예민하세요. 조금만 불편해도 착용을 거부하게 되거든요. 그래서 얼마나 그들의 의도를 잘 파악하고 불편하지 않게 잘 도와주느냐가 관건입니다. 의도 파악이 상당히 까다로운 부분이고, 또한 설계적으로 정밀하면서도 자연스럽게 그들의 생활을 도와주는 역할을 해야 하죠.”

- 상체도 적용 가능한가요?

“상체에 대한 기초연구는 마무리 단계에 있습니다. 아직 기업 차원에서 상용화를 고려하고 있지는 않습니다. 하체만 해도 어려운 문제점이 많아서 하체를 완벽하게 개발한 이후에 상체 쪽 로봇을 개발할 생각입니다.”

- 지금 임상 연구는 진행 중인가요?

“네. 현재 노약자용 로봇 엔젤렉스는 세브란스 재활병원 등 5개 종합병원에서 사용성 평가를 받고 있습니다.”

- 임상 후 정부 승인을 받게 되면 의료보험 적용이 가능할까요.

“보험처리에 관해 아직 정확히는 모르겠습니다만, 의사의 처방이 있는 경우 모터 부분을 제외한 중간 착용부는 일정 부분 보험 처리를 받을 수도 있을 것 같습니다. 일본에서는 의료기기 이외에 노약자가 가정생활을 하는데 도움을 받을 수 있는 물품 중 6가지를 국가가 선정해 보험처리를 해주는데요, 6가지 물품 가운데 하나가 웨어러블 로봇입니다. 가격의 최대 90%까지 보험을 지원해준다더라고요. 기술로 힘든 사람들을 어떻게 도와줄지를 생각하는 ‘첨단 복지’에 사회의 관심이 옮겨가고 있는 겁니다. 우리나라도 언젠가는 그렇게 되지 않을까요?”

- 로봇을 연구하면서 ‘의료기기’ 분야에 포커스를 맞춘 계기가 있나요?

“자주 받는 질문인데요, 사실 눈물 나는 감성 스토리가 따로 있진 않습니다. 폭발적인 계기가 있어서 이 분야에 빠지게 된 것은 아니고 자연스럽게 흘러왔습니다. 제 성격상 연구를 하면서도 뭔가 의미 있는 일을 하고 싶었어요. 논문 한 편 쓰고 끝나는 것이 아니라 기왕이면 많은 사람들에게 필요한 것이 무엇일까가 궁금했습니다. 그런 게 괜히 멋있어 보였고요(웃음). 그러다가 장애인들을 도와주면 어떨까 하는 생각이 아주 자연스럽게 들면서 이 연구를 계속 해왔습니다. 또 저와 마음이 잘 맞는 동료 의사가 계셨던 것도 이 분야를 꾸준히 연구하게 된 큰 이유 중 하나입니다. 세브란스병원 재활의학과 나동욱 교수님과 협력이 잘 됐고 케미가 좋아서 여러 가지 심도 있는 연구를 할 수 있었습니다. 모르긴 해도, 만약 제가 웨어러블 로봇을 처음 연구했던 시기에 쿵짝이 잘 맞는 콜라보레이터가 군인이었다면, 국방용 로봇을 제작했을 수도 있었겠다는 생각이 듭니다. 여러 가지가 맞아떨어진 것 같아요. 결국 제 연구의 계기는 사람입니다, 사람.”

- 마비 환자들과 그 가족들의 반응이 좋을 것 같습니다.

“최근 방송도 많이 나가고 보도가 여러 차례 되면서 많이 알아봐 주십니다. 본의 아니게 연구자인데도 팬레터를 받기도 했고요. 그런데 이런 것들이 사실 엄청난 부담이기도 합니다. 까딱 잘못했다가는 그분들께 희망고문이 되는 거잖아요. 방송에선 굉장히 드라마틱한 완전 작동이 부각되지만 사실 현실에서 아직 그 정도까진 아니거든요. 그 정도로 작동이 잘 되려면 사용자들의 피나는 노력이 있어야 하는데요. 사용자가 완전히 걷는 방법을 잊어버린 상황에서 로봇을 입으면 일단 심리적인 두려움이 커서 굉장히 긴장하게 됩니다. 오랜 기간 움직이지 않았던 내 몸이 움직이기 시작하는 게 쉽지 않은데 초반 너무 기대가 큰 경우가 많습니다. 꽤 많은 분들이 실망하기도 하세요. 그래서 되게 괴로워요. 실제 수요자인 장애인들과 기술자가 함께 하나하나 만들어가야 하는 과정인데, 기댓값이 높은 상태에서 현실을 접했을 때 실망을 하시더라고요. 하지만 그럼에도 굉장히 만족하는 분들이 많습니다. 아직 국가 인증이 완료되지 않아 실제 판매가 가능한 상황은 아닙니다만 어느 정도의 위험을 감수하고 임상 및 실험에 참여하고자 하는 분들도 많습니다. 좋은 것 반 걱정 반입니다.”

- 그런 애로점이 있군요.

“애로사항이라기보다는 큰 동기부여이기도 하고, 부담이기도 하고, 또 죄송한 마음이기도 합니다.”

- 이 기술은 일반인들에게도 유용하게 사용될 수 있을 것 같다는 생각이 듭니다.

“네, 그렇습니다. 해당 기술은 근로자용 웨어러블 로봇에도 적용 가능합니다. 무거운 물건을 옮기거나 다루는 작업자들에게 작업의 편의성을 제공할 수도 있습니다. 나아가 고속 기동이 가능해 험지나 재난현장에 투입돼 상황 파악 및 인명 구조 등 다양한 활동이 가능할 것이라고 생각됩니다.”

- 추가하고 싶은 기능이나 연구 계획은 뭔가요.

“저희가 당장 몰두하고 있는 것 중 하나가 ‘소아용 로봇’입니다. 어느 날 선천적 소아 장애인을 둔 어머니께서 ‘소아용 로봇은 언제 나오느냐?’고 저희에게 연락을 하셨습니다. 그와 비슷한 시기에 다른 분이 ‘소아용 로봇 개발해 달라’는 민원도 넣으셨습니다. 저희에게 역으로 주문이 들어온 것이죠. 이후 의견을 내주신 몇 분들을 직접 만났습니다. 만나보니 마음이 참 많이 아팠습니다. 아주 작고 어린 아이들이었는데요, 본인은 이유도 모르는 채 몸이 조금 불편하게 태어났습니다. 아이들이 정말 해맑았는데 성장할수록 장애인에 대한 시각 때문에 분명히 상처를 많이 받을 것이 예상되는 상황이었습니다. 그때 제가 과거 연구를 막 시작했을 때 느꼈던 ‘사명감’이 다시 훅 올라오더라고요.”

- 소아마비 환자들에게 반가운 소식이겠습니다.

“네, 마비도 문제지만 더 큰 문제는 어릴 때부터 제대로 못 걸으니 신체 발달이 잘 안된다고 하더라고요. 균형 있게 성장되지 못하는 거죠. 또 아이들이 장애를 가지고 태어나면 어머니들이 평생 죄책감을 갖고 살아가세요. 본인의 잘못이 아닌데도 본인 때문에 아이가 아프다고 생각하시는 겁니다. 그런 것들을 보고 들으면서 어떻게든 도와드려야겠다는 생각이 들었습니다. 현재 소아용 로봇은 하드웨어까지 만들어진 상태입니다.”

- 소아용 로봇은 개발에 어떤 차이를 두고 진행되고 있나요?

“사실 전 세계 어디에서도 소아용 로봇이 제대로 만들어진 경우가 없습니다. 가장 큰 이유는 아이들이 무슨 행동을 할지 ‘돌발 변수 예측’이 어렵기 때문입니다. 그래서 행동 의도 파악을 어떻게 할 것인가가 가장 중요합니다. 어려운 문제지만 재미있을 것 같습니다. 항상 그래왔어요. 안될 것 같아도 하다 보면 됐고, 또 실제로 안 된 것도 꽤 있기도 했죠. 그렇게 연구해왔습니다. 문제점이 발견될 때마다 저희가 해결책을 찾으려고 덤비고 있습니다.”

- 산·학을 겸하는 상황인데 힘든 점은 없으신지요.

“솔직히 힘든 건 크게 없어요. 남이 시켜서 한 것이 아니라 제가 연구한 것을 제가 기업 단계로 끌고 가는 상황이니 전반적으로 재밌게 하고 있습니다. 또 현재 국내 벤처 경영 환경을 살펴봐도 제도적으로도 괜찮고요. 같이 일을 하자고 지원해주는 좋은 인력들도 있습니다. 시간이 없어서 피곤한 것이 문제라면 문제라고 할 수 있겠습니다(웃음).”

- 학자이자 기술자지만, 기업가 입장에서의 말씀도 들어보고 싶습니다.

“완전 기술 기반으로 스타트업 회사를 설립했습니다. 그러고 나면 실제 기업을 운영하는 입장에서 챌린지를 바라보게 됩니다. 우리나라 벤처 상황도 꽤 좋아졌다고는 하지만, 저는 전반적으로 벤처와 대기업 등 다양한 기업 계층이 상생하는 문화가 아직 정립되지 않았다고 느낍니다. 앞으로 우리가 맞이할 4차 산업 혁명 시대에는 ‘공유경제’가 기반이 될 텐데 아직 우리나라는 공유경제 환경이 마련돼 있지 않은 것 같아요. 한 기업이 모든 기술을 다 가지고 독식하는 문화에 가깝죠. 공유경제를 시작하기 위해선 문화가 바뀌는 것이 필수입니다. 학계는 학계대로, 정부는 정부대로 해야 할 일이 있을 테고 기업은 기업대로 상생하는 문화로 적극적으로 바꿔야 하지 않나 생각합니다. 그러한 플랫폼 경제가 얼른 도입되길 기대해봅니다.”

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공경철 교수는?

2004년 서강대학교 기계공학과 학사

2006년 서강대학교 기계공학과 석사

2009년 University of California, Berkeley 기계공학 박사

2011년 서강대학교 교수(부교수)

2012년 한국연구재단 우수신진연구자 선정

2016년 국제 자동제어학회(IFAC) 젊은 과학자상 수상, 중소벤처기업부 로봇분야 자문위원

2017년 ㈜SG로보틱스 대표이사

2017년 평창올림픽 개폐막식 자문위원

2017년 산자부 웨어러블로봇 플랫폼 사업 기획위원(총괄집필)

2017년 한국공학한림원 미래기술주역

2017년 대한민국발명특허대전 대통령상