로보틱스
로봇공학을 통한 독립성과 이동성 – 파킨슨병 환자를 돕는 엑소슈트
Securities.io를 Google의 선호 소스에 추가
겸손하지만 삶을 변화시키는 외골격
헨리니의 고전 Starship Trooper in 1959가 출판된 이후, 공상과학은 항상 ‘엑소슈트’ 또는 ‘외골격’이라고 불리는 이동식 갑옷의 사용을 예측해 왔습니다. 현실에서는 멋진 우주 해병이 일상적으로 착용할 그런 시스템과는 아직 거리가 멉니다.
하지만 보다 현실적인 형태의 로봇 외골격이 현재 제한된 이동성을 겪는 사람들을 돕거나 공장 및 창고의 근로자를 지원하기 위해 개발되고 있습니다.
그 예로 하버드 존 A. 폴슨 공학 및 응용 과학 학교에서 설계한 새로운 로봇 엑소슈트가 있습니다. 이는 파킨슨병을 앓고 있는 환자들의 이동성을 회복하도록 돕습니다.
보다 정확히 말하면, 이 장치는 신경퇴행성 질환으로 인해 발걸음이 갑자기 멈추는 “보행 고정(gait freezing)” 문제를 해결하는 데 도움을 줍니다. 이는 이동성을 감소시키고 낙상을 유발하며 파킨슨 환자가 완전히 걸음걸이를 할 수 없게 만들 수도 있습니다.
“로봇 의복은 엉덩이와 허벅지 주변에 착용되며, 다리가 흔들릴 때 엉덩이에 부드러운 힘을 가해 환자가 더 긴 보폭을 얻도록 돕습니다.”
이 기계적 도움은 환자들이 더 멀리, 더 빠르게, 더 쉽게 걸을 수 있게 합니다. 이는 콘어 월시의 바이오디자인 랩 로봇 기술의 최신 버전으로, 이동성을 지원합니다.
출처: Harvard
이전 시스템들은 뇌졸중 후 환자, ALS(근위축성 측삭 경화증) 환자 및 기타 이동성에 영향을 주는 질환을 돕는 것으로 나타났습니다.
왜 지금인가?
이러한 로봇 지원 프로토타입은 10년 넘게 설계되어 왔지만, 상용화와 광범위한 사용 단계가 오늘날 훨씬 가까워졌습니다.
핵심 요인 중 하나는 훨씬 더 강력한 배터리 개발입니다. 이는 로봇 슈트의 전원을 더 오래 유지하게 할 뿐만 아니라 가볍고 부피도 작아졌습니다.
또한 초기의 원시적인 피스톤과 기어를 사용하던 접근 방식보다 생물학적 근육처럼 유연하고 수축할 수 있는 고급 소재의 발전도 있었습니다. 이는 하버드 엑소슈트의 핵심 요소로, “소프트” 디자인을 통해 보다 부드러운 움직임과 가벼운 무게를 구현합니다.
그리고 물론, 스마트폰의 보편적 채택 덕분에 엑소슈트를 모니터링할 수 있는 편리한 앱도 제공됩니다.
신흥 시장
외골격 시장은 2022년 5억 2,300만 달러 규모이며 2032년에는 22억 달러까지 성장할 것으로 예상되며, 연평균 성장률은 15.5%에 달합니다. 현재는 주로 의료용, 특히 재활과 신경계 문제에 의해 주도되고 있습니다. 무거운 물건을 들어올릴 때 척추를 보호하는 시장도 성장하고 있습니다. 2020년대 말까지 외골격의 이러한 활용은 훨씬 더 일반화될 수 있습니다.
능동적으로 힘을 제공하는 전동 외골격은 그 다음 단계가 될 가능성이 높으며, 보다 광범위한 사용은 2030~2040년 이전에는 일어나기 어려울 것이며 산업 및 군사 분야의 다양한 적용으로 이어질 수 있습니다.
전력으로 충전된 혁신
인공지능 (AI)
머신러닝의 발전으로 AI는 엑소슈트를 보다 반응적이고 유용하게 만드는 주요 단계가 될 것입니다. 보스턴 다이내믹스(현재 현대의 일부인 HYMTF)가 Atlas 로봇을 춤추게 하고 백플립을 할 수 있다면, 유사한 AI 기반 엑소슈트는 착용자가 안정적으로 편안하게 움직일 수 있도록 도울 수 있습니다.
출처: Boston Dynamics
기술이 완전히 성숙하면, 일부는 Atlas가 마비 환자나 절단 환자를 위해 걸을 수 있게 하여 휠체어를 완전히 대체할 수 있는 솔루션을 구상하기도 합니다. 예를 들어 한쪽 다리만 대체하는 제한된 엑소슈트는 전체 바이오닉 임플란트 수준에 이르지 않더라도 유사하게 활용될 수 있습니다.
첨가제조
또 다른 유용한 기술은 3D 프린팅/첨가제조입니다. 이는 복잡한 부품을 낮은 비용으로 설계하거나 전통적인 방법으로는 전혀 제작할 수 없는 부품을 설계하는 데 활용될 수 있습니다. 또한 일괄 생산과 재고에 의존하지 않고 부품을 하나씩 생산·수리하는 데도 도움이 됩니다.
마지막으로, 3D 프린팅은 다양한 크기, 맞춤형 착용감, 강도 등을 갖춘 보다 맞춤화된 엑소슈트를 가능하게 하여 각 사용자의 정확한 요구에 맞게 조정할 수 있게 합니다.
외골격 및 엑소슈트 기업
의료용 엑소슈트
1. Ekso BIONICS
Ekso BIONICS는 외골격 기술의 선두주자로, 2012년에 최초의 상업용 의료 재활 외골격을 출시했습니다. 그 이후로 ABI와 EVO 슈트에 대한 승인을 받았습니다.
그는 산업/중장비 부문으로 확장하고 있지만, 여전히 주로 치료와 의료 이동성에 집중하고 있습니다.
회사의 매출은 2023년에 전년 대비 38% 성장하며 빠르게 증가하고 있습니다.
출처: Parker
최근 Ekso BIONICS는 Parker Hannifin Corporation으로부터 Human Motion and Control (HMC) 사업부를 인수하여 마비 환자를 위한 전동 외골격을 제품 라인에 추가했습니다. 이는 Ekso가 외골격 분야에서 연속적인 인수자를 목표로 할 가능성이 높으며, 내부 R&D와 전략적 인수를 결합해 제품군을 확장할 수 있음을 시사합니다.
2. ReWalk Robotics
ReWalk는 뇌졸중 재활 및 척수 손상 환자를 위한 외골격 솔루션을 제공합니다. 현재까지 600대 이상을 판매했으며, 독일과 미국에 중점을 두고 있습니다.
ReWalk는 2024년 초에 첫 Medicare 보장을 받았으며, 보험 적용으로 인해 훨씬 더 큰 시장 가능성이 열렸습니다. 또한 ReWalk는 2023년 8월에 1,900만 달러에 AlterG를 인수했는데, 이는 재활 치료에 특화된 트레드밀 제조업체로 ReWalk 외골격과 보완적인 제품을 제공합니다.
출처: Rewalk
두 회사가 동일한 재활 센터와 치료사를 대상으로 하는 시너지 효과는 판매 노력을 결합함으로써 양사 모두 성장에 도움이 될 것입니다. 외골격 치료와 AlterG 제품에 대한 보장이 확대됨에 따라 독일과 미국만으로도 22억 5,500만 달러 이상의 TAM(총 주소 지정 시장)이 창출될 것으로 추정됩니다.
3. Cyberdyne
Cyberdyne은 HAL(Hybrid Assistive Limb) 외골격을 제작한 것으로 가장 잘 알려져 있습니다. 이 솔루션은 작은 신경 신호를 감지하고 증폭하여 환자가 원하는 움직임을 돕도록 설계되었습니다.
HAL 외에도 Cyberdyne은 상지와 무릎을 위한 단일 관절 지원 외골격을 보유하고 있습니다. 이 시스템은 현재 의료용으로 사용되고 있지만, 향후 더 강력한 외골격의 미래가 될 수 있으며, 로봇을 통해 작업자의 물리적 움직임을 완전히 향상시켜 아이언맨 스타일 슈트에 가까워질 수 있습니다.
미세한 신경 신호를 감지하는 것은 회사의 CYIN 기술을 활용해 말하기 능력이 손상된 환자와의 의사소통을 돕는 데에도 사용할 수 있습니다.
출처: Cyberdyne
이 회사는 로봇공학 및 센서 분야의 전문성을 활용해 청소 로봇, 운송 로봇, 그리고 광음향 영상 시스템도 판매하고 있습니다.
4. Trexo Robotics
Trexo는 뇌성마비와 같은 장애를 가진 어린이를 위한 로봇 보조 장치를 설계하는 데 특화되어 있습니다.
이는 틈새 시장이지만 중요한 역할이며, 어린이는 재활에서 성인과 같은 요구와 능력을 갖지 못합니다. 또한 어린이가 더 자유롭게 움직일 수 있게 하는 것은 삶을 변화시키는 능력입니다.
출처: Trexo
이는 희귀 질환에 대한 기능적 치료법이 수년 혹은 수십 년 동안 없을 수 있는 경우에도 강력한 치료 및 삶의 질 향상 도구가 됩니다.
상업용 엑소슈트
1. SUITX by Ottobock
SUITX는 자동차 및 물류와 같은 산업에 초점을 맞춘 비전동 외골격으로, 직원들이 무거운 무게를 들어올리는 것을 돕고 척추 부상의 위험을 줄여줍니다. 현재 2,000개 이상의 기업이 이 제품을 사용하고 있습니다.
비인증 투자자에게는 안타깝게도 아직 공개 거래되지 않았습니다.
출처: SuitX
군용 엑소슈트
SABER(보급을 위한 병사 보조 바이오닉 엑소슈트)는 미 육군이 Vanderbilt University와 협력하여 개발한 3파운드(약 1.4kg) 무게의 슈트입니다. 공상과학이나 아이언맨 팬들의 실망과는 달리, 이 슈트는 전투에 투입될 가능성은 낮으며 보다 일상적이지만 동등하게 중요한 목적, 즉 물류 지원을 위해 설계되었습니다.
출처: Herowear
군인들은 무거운 장비를 들어야 하며, 이는 허리 부상의 큰 위험을 초래합니다. 이는 “경량, 저프로파일, 비전동 착용형 도구”입니다.
이전에 Vanderbilt University는 선도적인 엑소슈트 제조업체인 HeroWear와, 선도적인 의류 및 제품 디자인 회사인 Interwoven Design와 함께 유사한 외골격을 개발했습니다. HeroWear는 일반인용 엑소슈트인 the Apex 2를 판매하고 있으며, 가격은 슈트당 약 $1,000를 약간 초과합니다.
출처: Herowear
