◎웨어러블 테크, 삶의 질을 바꾼다

LG경제연구원 '웨어러블 테크, 삶의 질을 바꾼다'

신체에 착용하여 인간의 능력을 증강시키는 기술로 웨어러블 테크가 부상하고 있다. 이미 의료분야, 산업현장, 군수장비 등에서 다양하게 시도되고 있다. 웨어러블 테크에 대한 연구가 어디까지 진행되었는지, 웨어러블 테크가 미래 인간 세상을 어떻게 변화시킬 것인지 전망해 본다. 
 
한계를 넘어서고 싶은 인간의 욕망 
 
사람들은 생태계에서 다른 동물들보다 뒤쳐지는 자신의 능력을 보완하기 위해 많은 도구들을 개발해 왔다. 치타보다 느리지만 자동차를 타고 더 빨리 달릴 수 있고, 날개가 없지만 비행기를 타면 새보다 더 빨리 날 수 있다. 무거운 물건은 기중기로 들어올릴 수 있고, 케이블카를 타고 높은 산에도 단번에 오를 수 있다. 더 많은 능력을 갖고 싶어하는 인간의 욕망은 끊임없이 관련 기술을 발달시켜 왔다.  
 
비행기를 타지 않고도 날 수 있고, 자동차를 타지 않고도 축지법을 쓴 것처럼 빨리 달릴 수 있는 초능력을 생체 칩과 DNA 조작을 통해 일반인들도 갖게 될 날이 언젠가는 올지도 모른다. 최소한, 약간의 도구를 몸에 착용함으로써 이와 비슷한 능력을 갖게 되는 날은 머지 않아 올 것으로 보인다. 영화 아이언맨에서 보여준 고도의 무기 웨어러블 로봇(wearable robot)은 소형 에너지 생산 장치를 제외하고는 현실적으로 사용가능한 단계에 다가서고 있다. 
 
웨어러블 로봇은 사람이 움직이고자 하면, 뇌에서 발생하는 생체신호를 센서로 미리 탐지해 동작 신호로 변환하고, 시스템이 작동하여 무거운 짐을 들어올리거나 운반하는 것을 돕는다. 실제로 미국 버클리 바이오닉스에서 제작한 3세대 근력강화용 시스템인 HULC를 착용하면, 보통 체력을 가진 사람도 90㎏의 짐을 가볍게 나를 수 있다. 일본에서도 의료용으로 팔 다리에 착용하는 웨어러블 로봇 HAL을 개발해서 상용화에 성공했다. 인간이 신체적 장애를 극복하여 좀 더 자유롭게 움직이고, 무거운 물건을 들어올리고 운반하면서 빠르게 달리는 능력을 갖추는 것도 그리 먼 미래의 이야기가 아닐 수 있다.   
 
신체에 착용하여 인간의 능력을 증강시키는 또 하나의 기술로 웨어러블 컴퓨터도 부상하고 있다. 투명 디스플레이가 장착된 안경을 착용하여 인터넷 검색을 할 수 있게 될 뿐만 아니라 현실 세계에서 구할 수 있는 정보는 물론 증강현실 기술을 통해 제공되는 정보까지 포함하여 종합적으로 의사결정을 할 수 있게 될 것이다. 또한, 신체에 부착되어 있는 다양한 센서들을 통해, 신체의 건강상태를 모니터링하고, 이 정보들을 유헬스케어(u-Healthcare) 시스템에 보내 적절한 처방을 받을 수 있는 시대가 다가오고 있다.  
 
웨어러블 테크, 어디까지 왔나?   
 
웨어러블 테크는 현재 정보처리 기술을 중심으로 진행되는 웨어러블 컴퓨터와 로봇 기술 분야가 핵심인 웨어러블 로봇의 두 가지 방향으로 연구 및 산업화가 진행되고 있다.  
  
1. 웨어러블 컴퓨터 
  
웨어러블 컴퓨터는 사람 몸에 착용하며, 다양한 정보들이 통합 처리되어, 사용자의 기억력, 인지능력, 문제 해결 능력 등을 증대 시키는 장치이다. 웨어러블 컴퓨터는 교육/훈련 분야, 제조/관리 분야, 군수 분야, 엔터테인먼트 분야, 의료 분야 등에서 주로 활용될 전망이다.  
 
현재 웨어러블 컴퓨터 기술은 어디까지 구현되고 있는지 상용화 사례 중심으로 살펴보자. BodyMedia의 스마트밴드는 팔뚝 위 부분에 착용하여 사용자의 온도나 열을 감지하여 건강상태를 체크한다. Symbol의 WSS 1000은 손목에 장착하는 바코드 정보 처리장치로서, 손가락을 감싸고 있는 반지에 내장이 되어 있는 레이저 바코드 스캐너를 이용해, 움직이면서 바코드를 찾아 읽으면서 정보를 처리할 수 있다. Xybernaut은 방탄복 내부에 소형 PC를 설치하여 일선 경찰관이나 병사들의 안전과 작전 능력 향상에 도움을 줄 수 있는 웨어러블 컴퓨터를 개발했다. VivoMetrics에서 개발한 Life shirt는 이미 미국 내 주요 의과대학과 제약회사들이 사용하는 제품인데, 땀, 심장 박동 등 주요 생체 데이터를 수집하고 분석하여 연구원들이나 의사들이 실시간으로 처방이나 치료시기를 알 수 있게 해준다.  
  
2. 웨어러블 로봇 
  
웨어러블 로봇은 신체에 착용하여 사용하는 전동 시스템과 인간의 신체신호를 이용하여 각종 신체 기능을 강화하는 시스템을 아우르는 개념이다. 웨어러블 컴퓨터에서는 정보처리 기능이 강조되지만, 웨어러블 로봇의 경우 각종 신체 기능을 증폭시키는 제어 및 구동시스템이 중요하다. 인간이 착용하고 신체 기능을 증폭시킨다는 점에서, 스스로 생각하고 움직이는 휴보나 아시모와 같은 휴머노이드 로봇과는 또 다른 개념으로 볼 수 있다.  
 
웨어러블 로봇에는 미세한 위치 및 구동제어, 효율적인 구동시스템 개발, 민감한 신체 감지센서 등과 같은 난제가 많이 남아 있다. 그러나, 휴머노이드 등에서 쓰이는 고사양의 인공지능이 필요하지 않아, 상대적으로 쉽게 개발할 수 있는 로봇이다. 휴머노이드에 비해 단순하지만, 시장의 니즈가 명확하기 때문에 가까운 미래에 의미있는 규모로 시장이 형성될 것으로 전망된다.  
 
웨어러블 로봇의 주요 적용 분야는 노인 및 장애인의 이동성 및 생활 향상을 추구하는 의료 분야, 고된 노동을 보조하는 산업 분야, 군수 분야의 세가지로 볼 수 있다.  
 
먼저, 의료분야에서 투자가 활발하다. 사람의 거동을 돕는 로봇의 경우, 사고 후 재활프로그램 및 장애인의 이동성 확보 측면에서 의료업계 및 의공학 분야에서 개발 및 투자가 진행되고 있다. 웨어러블 로봇은 신체에 착용하여 각종 퇴화된 기능을 증폭하기 때문에 노인 및 장애인의 이동성 확보와 동작 보조는 물론 심리적 안정을 갖게 하는 데에도 유용하다.  
 
둘째, 산업분야에서는 고도의 숙련을 요구하는 힘든 작업 공정을 웨어러블 로봇을 착용한 숙련 근로자가 수행할 수 있게 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 많은 산업에서 아직도 완전자동화는 불가능하고 여전히 숙련된 근로자를 필요로 하고 있다. 따라서 웨어러블 로봇을 착용하고 작업하는 모습은 미래 산업현장에도 보편화 될 것으로 보인다. 실례로 현대중공업의 경우 선박의 도장 및 용접 작업에서 근로자의 작업부하를 경감시키기 위해 웨어러블 로봇 개발에 착수했다고 한다. 
 
하지만 그 어떤 분야보다도 가장 활발한 연구 및 산업화가 이루어지고 있는 곳은 군수 분야이다. 미래의 군인들은 생존 능력 및 전투력 증대와 함께 신속한 통신 능력을 갖추기 위해 다양한 장비를 온몸에 착용해야 한다. 이 때문에 군장의 하중이 증가하여 기동성과 활동의 유연성이 현격히 감소하게 된다. 이 문제를 해결하기 위해 다양한 근력강화용 시스템이 미국을 중심으로 개발되고 있다. 
 
현재 진행되고 있는 연구들을 좀 더 자세히 살펴보자.  
 
혼다의 Walking assist device는 가장 단순한 형태의 웨어러블 로봇으로 작은 힘으로도 쉽게 걸을 수 있게 해 준다. 사고 후 회복과정 또는 신체가 불편한 노인들의 거동에 활용될 수 있는데, 몇 가지 불편한 자세를 지속적으로 반복하여야 하는 산업현장에서는 이미 상용화되고 있다. 
 
일본 Cyberdyne 사의 HAL(Hybrid Assisted Limb)은 본격적인 웨어러블 로봇으로 볼 수 있는데, 이 제품은 구동기를 이용하여 관절의 힘을 증폭시킴으로써, 실제 근력의 두배에 가까운 힘을 낼 수 있게 한다. 피부에 붙인 센서로 뇌의 전기신호를 읽어내어 근육을 움직이고자 할 때 그 데이터를 모터로 전송해 손발의 움직임을 보조한다. 로봇이 스스로 움직이는 것이 아니라 인간의 의지로 동작을 하려 할 때, 해당 동작을 보조하여 움직이게 되는 것이다. 따라서 HAL을 이용하면 불편한 자세에서도 무거운 짐을 쉽게 들어 올릴 수 있게 되고, 고령자나 척추 장애인, 팔 다리를 잘 사용할 수 없는 소아마비 장애인도 걸을 수 있게 된다. HAL은 월 590달러에 리스할 수 있다. 
 
한편, 미국에서 개발된 HULC(Human Universal Load Carrier)는 90㎏의 군장을 메고 시간당 16km를 행군할 수 있게 해주는 웨어러블 로봇이다. 리튬이온 배터리로는 1시간 동안 행군할 수 있고, 군용비행기에 쓰이는 JP8 연료를 사용하면 72시간동안 사용할 수 있다고 한다. 
 
미래의 웨어러블 테크…어디까지 가능할까? 
 
현재 웨어러블 로봇은 관절 및 근력 보조의 역할에 머물러 있으나, 미래에는 신체 상태를 센싱 및 모니터링하고 신체의 각종 기능을 증폭하는 역할을 하게 될 것으로 보인다. 이 과정에서 현재는 어느 정도 구분이 되고 있는 웨어러블 컴퓨터와의 경계가 점점 모호해질 것이며, 최종적으로 일체화된 시스템으로 진화하게 될 것으로 예상된다.  
 
UC-Berkeley에서 개발 중인 Smart shoe가 이러한 전망을 뒷받침하는 사례가 될 수 있을 것이다. Smart shoe는 걷는 과정에서의 피로도를 감소시키고 자세를 제어할 뿐 아니라, 건강 상태 모니터링까지 가능한 웨어러블 로봇이다. 웨어러블 로봇에 폐활량계, 심전도계, 혈당계 등을 포함시키면 관절 및 근력보조의 역할을 넘어 신체의 건강 상태를 모니터링하는 것까지 가능해진다. 게다가 현재 웨어러블 컴퓨터 기술로 개발되고 있는 생체정보 전송시스템이 웨어러블 로봇에 장착되면 위급 상황 발생시 적절한 조치를 취하는 기능까지 일체화될 수 있다.  
 
향후 개별 제품의 소형화와 고기능화가 더욱 진전되어 조끼나 바지, 모자, 신발, 악세사리 형태로 착용하는 웨어러블 테크가 되면, 누구나 착용하는 패션 제품이 될 수도 있다.  
  
산업화 가능성  
 
웨어러블 테크가 가까운 미래에 의미있는 크기의 시장으로 성장할 수 있을까?  
 
먼저 의료용 시장을 보면, 노인과 장애인을 위한 웨어러블 로봇 기술은 현재로서도 단순 이동 보조기구 이상의 섬세한 작업이 가능한 수준이며, 관련 기술이 빠르게 개발되고 있다. 고령화가 진행되면서 경제력을 가진 노인들이 많아지고, 발달된 의학의 도움으로 거동이 극히 불편한 채 생존하는 노인층도 많아질 것이다. 웨어러블 로봇 없이 외출이 불가능한 상태가 된다면, 삶의 질을 위해 구매하게 될 사람들이 많을 것으로 예상된다. 특히 사회복지차원의 보조금은 구입의사 결정에 큰 영향을 미칠 것이다. 향후 고령화 문제가 사회 전면에 대두되고, 노인 복지가 중대한 문제로 될 것이므로, 선진국을 중심으로 국가적인 대책이나 보조가 증가할 수 밖에 없을 것으로 판단된다. 
 
산업계에서는 웨어러블 로봇이 우선 특수환경의 근로자들을 대상으로 적용될 것으로 보인다. 그러나 가격이 싸고 범용적인 장치가 출시되면, 블루칼라 노동자들이 작업복을 입듯이, 많은 블루칼라 노동자들이 작업을 할 때 신체 일부나 몸 전체에 웨어러블 테크를 착용하게 될 수도 있다. 그렇게 되면 시장규모도 엄청나겠지만, 작업 문화와 작업 환경에서도 상당한 변화가 있을 것이다. 
 
마지막으로 군수용 시장을 보면, 단기간 내에 일반부대에 광범위하게 보급되기를 기대하긴 어렵지만, 잠재적으로 시장규모는 클 것으로 보인다. 전투병의 규모보다 첨단 무기를 기반으로 전투력을 가늠하는 현대전에서 개개 병력의 스마트화는 매우 중요한 의미를 가진다. 특수부대가 아닌 일반 보병부대를 위한 근력보조 로봇 개발이 꾸준히 이루어지고 있는 것도 그 때문이다. 특수장비들의 가격을 고려해 볼 때, 웨어러블 로봇의 가격 및 개발 비용에 가장 덜 민감한 분야이기도 하다.   
  
기술 및 산업 파급효과 
 
웨어러블 테크는 다양한 산업 분야에서 개별적으로 진행되고 있는 미래 기술 및 제품 연구의 집합체가 될 것이다. 웨어러블 테크의 개발 및 상용화는 디스플레이, 센서, 소프트웨어, 통신, 프로세서, 기계, 섬유 등 다양한 유관 기술과 연동될 것이다.  
 
입출력 방식이 변화하고, 다양화되며, 관련 폼팩터가 변화될 것이다. 이미 다양한 입출력 방식의 상용화가 시도되고 있다. Xybernaut에서 개발한 웨어러블 컴퓨터는 PDA 크기만한 컴퓨터 본체를 허리띠로 착용하고, 고글 형태의 된 디스플레이를 사용하며, 팔에 차는 키보드와 손가락에 낄 수 있는 마우스로 조작한다. 이스라엘에서는 컴퓨터 단말기에 연결하면 레이저로 키보드를 만들어주는 장비가 출시되기도 했다. 특히 MIT의 페티 메이즈 랩이 선보인 식스센스는 프로젝터가 장착된 웨어러블 컴퓨터로서 연구단계이지만 업계에서 크게 주목받고 있다. 프로젝터를 이용해 어떤 물체에도 디스플레이 할 수 있고, 만들어진 디스플레이 상에서 제스춰를 통한 입력도 가능하다. 양 손으로 사진 프레임을 만드는 제스춰만으로 그 안에 들어오는 장면을 사진 찍을 수도 있다. 뿐만 아니라 실제 사람들이 생활하면서 겪게 되는 다양한 상황에서 정보 소스와의 즉각적인 상호작용을 가능하게 한다. 
 
웨어러블 테크는 하나의 현상을 다양한 정보 소스로 입력 받는 것을 가능케 함으로써 상황 판단의 오류를 줄일 것이다. 한가지 현상에 대해 문자뿐만 아니라, 영상, 음성, 생체 신호 등 멀티 소스로 다양한 정보를 수집하고 종합해서 판단할 수 있기 때문에 풍부한 해석이 가능해지고, 의사결정의 오류가 적어진다. 예를 들어, VivoMetrics의 Life Shirt에서는 땀, 혈당, 체온 등 다양한 생체 신호를 입력 받는다. 또한 간단한 모양의 헤드셋을 착용함으로써 뇌파를 읽을 수 있는 장비도 이미 출시되었다. 환자가 고통을 호소할 때 일정기간 축적된 관련 데이터는 객관적인 판단을 하는데 도움을 줄 수 있다. 
 
웨어러블 테크와 연계된 전문 서비스와 관련 비즈모델이 다양하게 등장하고, 산업의 수익원이 변화하게 될 것이다. 웨어러블 테크는 개별 단위의 컴포넌트로만 존재해서는 큰 의미가 없는 경우가 많다. 적절한 전문 서비스들이 개발되고 비즈니스 모델과 연결된 서비스 형태로 제공될 때 더 큰 부가가치를 만들어 낼 것이다. 예를 들어, 다양한 생체 센싱 기능이 포함된 의료용 웨어러블 테크는 유헬스케어 서비스와 연결될 때 제대로 된 기능을 할 수 있다. 따라서 단위 제품에서 수익을 내는 경우보다 휴대폰 사업과 같이 서비스를 중심으로 제품이 연계되는 형태의 비즈 모델이 다양하게 등장하게 될 것이다. 이러한 비즈 모델은 일종의 컨텐츠 서비스 사업이기 때문에 구글이나 페이스북처럼, 단기에 폭발적으로 성장할 수 있는 분야이다. 비즈 모델이 시도되기 시작하면 장치산업과 달리 단기간에 시장을 형성할 수도 있을 것이다.  
 
지금으로서는 배터리의 고효율화 및 소형화뿐만 아니라 피부 등 신체 접촉면 및 인터페이스 측면에서 해결해야 할 과제들이 많다. 그러나, 인간과 인터랙션하는 다양한 기술이 적용될 수 있는 웨어러블 테크 분야에서 하나의 기술이 해결될 때마다, 특히 웨어러블 컴퓨터와 로봇의 통합솔루션이 하나하나 만들어질 때마다 하나의 시장이 열리게 될 정도로 파급효과가 클 것이다.  
 
웨어러블 테크는 다양한 분야에서 인간의 삶을 바꾸어 놓게 될 것이고, 유관 산업의 기술 발전과 구도 변화를 가져 올 것으로 보인다.  <끝>