2024년 10월 26일, 연세대학교(총장 윤동섭) 기계공학부 신동준 교수 연구팀이 스위스 취리히에서 열린 'Cybathlon 2024' 대회에서 근육전기자극(FES) 재활로봇자전거 종목 우승을 차지했다. 

이 대회는 세계 재활로봇 기술을 겨루는 올림픽 같은 대회로, 4년마다 한 번씩 열리고 있다. 신 교수의 ‘BeAGain’ 팀은 직전 대회 우승국인 네덜란드를 6분 02초이라는 기록으로 제치고 우승하며 기술력을 입증했다.

대회에 총 10개 팀이 참여했으며, 25일 예선을 통해 상위 4개 팀이 결선에 올라, 26일 최종 결선이 치러졌다. 결선 결과 2위는 네덜란드(6:05), 3위는 이탈리아(7:34)가 차지했다.

BeAGain 팀, 4년만의 와신상담: AI로봇자전거로 선진국 팀 제치다

재활로봇자전거 종목은 하반신을 전혀 움직일 수 없는 장애인이 스스로 1960m의 트랙을 완주하며 가장 빠른 주행 시간을 겨루는 경기다. 

신동준 교수 연구팀은 서울과기대 김정엽 교수와 인천대 박기원 교수와 2018년 로봇자전거 팀 ‘BeAGain’을 구성해, Cybathlon 2020에 첫 출전했다. 

국내에서 재활로봇자전거 연구가 거의 전무한 상황이고, BeAGain 팀은 국내 유일의 출전팀이다. 첫 출전에서 완주에는 성공했으나, 20년 이상의 연구 역사를 가진 선진국 팀을 넘지 못하고 5위로 대회를 마무리한 바 있다.

BeAGain 팀의 AI 로봇자전거는 장애인의 근육 상태를 분석해 손상된 운동신경을 대신해, 인공지능 알고리즘으로 최적의 근육수축 신호를 생성, 모터와 같은 외부 동력 없이 장애인의 근육만으로 자전거를 주행할 수 있도록 설계됐다.

휴머노이드 균형제어기술과 웨어러블 로봇 기술을 접목하고 장애인 친화적인 인터페이스를 개발해 우승의 성과를 거둘 수 있었다. 이 종목은 장애인의 근육만으로 동력을 내야 하기에 사람과 로봇의 결합과 협력이 매우 중요한 경기이다.

불의의 사고, 임훈섭 선수의 피나는 노력

임훈섭 선수는 2021년 불의의 교통사고로 하지완전마비 장애를 얻게 됐으나, 새로운 삶에 대한 간절한 의지로 2023년 10월 신 교수 연구팀에 합류했다.

대회에 온전히 집중하기 위해, 아예 연세대 전임연구원으로 입사해 로봇 자전거 개발에도 직접 함께 참여했다. 

대회 준비를 하며 하체 근육량이 크게 증가하고, 건강 상태도 눈에 띄게 좋아졌다. 특히, 임 선수는 “이 종목이 나를 사회로 나와 많은 사람과 어울릴 수 있게 했다.”라며 감격해 했다.

BeAGain 팀에는 임 선수 외에도 김수안, 이수근 선수가 파일럿으로 소속돼 있으며, 이들 모두 장애인의 재활 가능성을 한 단계 높이려는 열정을 가지고 임하고 있다.

장애인, 고령화, 모빌리티의 미래

연구팀의 기술은 자전거 주행 보조에 활용됐으나, 하체뿐 아니라 상체를 활용한 일상 활동에도 확장이 가능하다. 장애인 본인의 근육을 활용해 근육량을 증가시키고 신체 기능의 퇴화를 막는 데 기여할 수 있다.

근육자극 장치가 내장된 레깅스 같은 의복 형태로 개발돼 외관상 부담이 적고 장시간 착용해도 불편하지 않으며 혼자 착용이 가능하다.

재활 및 근력 보조가 필요한 고령자를 포함한 일반인들의 활동에도 다양하게 적용될 수 있다.

신동준 교수는 “준비 시간이 짧았음에도 불구하고 연구원과 선수의 훌륭한 전략과 훈련으로 값진 결과를 얻었다.”며, “앞으로 마비 환자뿐 아니라 근력 보조가 필요한 노약자와 이동이 불편한 일반인에게도 적용할 수 있는 스마트 모빌리티 연구를 이어갈 계획”이라고 말했다.