전기로 근육 자극 고령자 걸음 편해진다
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전기로 근육 자극 고령자 걸음 편해진다
  • 김형달 기자
  • 승인 2020.07.23 17:01
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ETRI, 고령인 위한 착용형 보행보조시스템 개발
신체활동 보조 가능 재활, 헬스케어 활용 전망
고령인을 대상으로 ETRI 연구진이 개발한 보행보조시스템을 착용한 뒤, 임상 실험을 진행하는 모습. 사진=ETRI 제공
고령인을 대상으로 ETRI 연구진이 개발한 보행보조시스템을 착용한 뒤, 임상 실험을 진행하는 모습. 사진=ETRI 제공

국내 연구진이 착용자가 원하는대로 전기로 근육과 관절을 제어해 일상 활동과 근육 발달을 도와주는 기술을 개발했다.

이 기술은 걷기, 계단 오르기 등 특정 동작뿐 아니라 모든 신체활동에 적용이 가능해 고령인의 근감소증이나 재활인의 활동, 보행장애 개선에 큰 도움이 될 전망이다.

23일 한국전자통신연구원(이하 ETRI)에 따르면 근육에서 발생하는 근활성 신호에 전기자극을 주어 착용자가 원하는 대로 관절을 움직이게 하는 보행보조시스템을 개발했다.

원하는 근육 위치에 패치를 붙이고 활동하면 시스템이 사용자의 동작 의도를 파악한 뒤, 자연스럽게 동작을 제어해 자유도가 높고 편한 활동이 가능하다.

우리 몸의 근육은 작은 양의 전류만 줘도 수축하기에 전기를 통해 인위적인 근육의 수축을 유발할 수 있다. 저주파 자극기, 물리치료기 등이 이 원리를 이용한 대표적인 제품들이다.

기존의 전기자극을 이용한 근육 강화 및 근수축 방식 제품들은 작동 시간과 패턴 등이 이미 프로그래밍 된 대로만 작동해 효과적인 활용에 한계가 있었다.

연구진은 근육 신호로부터 실시간으로 사용자의 의도를 알아내 사용자별로 적합한 미세한 전기 신호(5~35mA)를 근육에 주어 운동을 보조할 수 있는 기술을 개발했다.

사용자가 스스로 움직일 때 검출되는 근전도 신호에서 관절 방향, 동작 세기를 파악하는 동시에 전기 자극으로 근육의 수축을 제어하는 방식이다.

연구진은 신체활동 보조 효과를 알아보기 위해 고령인을 대상으로 다리근육 8곳에 시스템을 부착한 뒤, 삼육대학교와 위탁연구 위탁과제를 통해 보행 기능 개선을 위한 탐색 임상 시험을 2년간 진행했다.

실험 결과, 걷거나 계단을 오를 때 신체기능평가 점수가 향상됐으며, 근육 사용률이나 활동에 필요한 에너지가 줄었음을 알 수 있었다.

ETRI 연구진이 개발한 보행보조시스템 구성 부품. 사진=ETRI 제공
ETRI 연구진이 개발한 보행보조시스템 구성 부품. 사진=ETRI 제공

특히 보행속도 증가, 근육량 증가, 지면 반발력이 뚜렷해지면서 보행이 더 정상화되는 개선 효과가 있음을 증명했다.

ETRI가 개발한 보행보조 시스템은 데이터를 취득하고 연산 및 전기 신호를 지시하는 17 x 6cm 크기의 패치와 근육신호를 센싱하는 센서 및 전기자극 모듈, 컨트롤러 등으로 구성돼 있다.

현재는 원하는 위치에 부착할 수 있는 전극이 선으로 연결돼 있지만, 향후 상용화 시 무선으로도 가능하다.

무게 또한 배터리를 포함해 약 950g으로 매우 가볍고 패치도 레깅스를 입어 가릴 수 있을 정도로 부피가 크지 않아 착용에 부담이 없다.


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