착용형 로봇: 공장 인력 부족의 검증된 해결책

고령 인력 유지와 작업자 보조를 위한 외골격 기술

오늘날 공장 일자리를 기꺼이 감당할 젊은 인력이 부족해지면서, 제조업체들은 이미 현장에서 일하고 있는 고령 인력을 유지하기 위한 조치를 취하고 있습니다. 그중 하나가 착용형 로봇, 즉 '외골격(exoskeleton)'을 제공하는 것입니다. 이는 애리조나 주립대 공학 교수이자 스프링액티브(SpringActive) 창립자, 착용형 로봇 협회 과학기술 이사인 톰 슈가(Tom Sugar) 교수가 설명한 바와 같이, 작업자의 머리 위 작업이나 쪼그려 앉은 자세에서의 들어올리기를 보조합니다.

"과거에는 군용 시장이 클 것으로 생각했지만, 이제는 산업용 외골격이 작업자들의 업무를 돕는 유망한 분야로 부상했습니다." 슈가 교수는 말합니다. "이 장치들은 일반적으로 필요한 들기 힘의 20~30%를 보조하며, 피로도를 줄이도록 설계되었습니다."

착용형 로봇과 외골격이란?

"이 장치들을 분류하는 한 가지 방법은 용도별(산업용, 군용, 의료용, 재활용)이고, 다른 방식은 구동 방식별로 수동(스프링 구동), 준능동(최소 모터 보조), 완전 능동(전동 구동) 외골격으로 나누는 것입니다."라고 슈가 교수는 설명합니다.

코마우(Comau), 포드(Ford), GM 등 대형 제조업체들은 볼트 조임과 머리 위 작업 같은 과업을 돕기 위해 착용형 로봇 장치를 사용하고 있습니다. 슈가 교수는 도요타와 BMW에서도 사용 중인 것을 목격했다고 전했습니다.

주요 기업의 적용 사례

코마우와 포드의 장치는 상체에 가해지는 신체적 스트레스를 완화하는 데 목적이 있습니다. 8월, 포드는 두 공장에서 시범 운영 후 전 세계 공장에 에크소베스트(EksoVest)를 보급했습니다. 팔당 5~15파운드(2.27~6.8kg)의 들어올림 보조를 제공합니다. 코마우의 MATE를 사용하면 착용자의 견갑골-어깨 부위 근육 활성화가 절반으로 줄어든다고 회사는 밝혔습니다.

GM의 로보글러브(RoboGlove)는 센서, 액추에이터, 힘줄을 통해 인간의 손과 유사한 구조로 악력과 손 힘을 강화합니다.

인력 부족과 부상 비용 문제

이러한 장치는 부상 위험을 줄이고 작업자의 장기적 건강을 증진하며 경력을 연장하는 데 기여합니다. 이는 제조업 협회 보고서에 따르면 2018~2028년 사이 460만 개의 제조 일자리가 필요하지만 220만 명만 충원될 것으로 예상되기 때문에 중요합니다.

제조 현장의 부상 완화(특히 고령 작업자)는 비용 절감과 작업자 삶의 질 향상에 기여합니다. 2018년 리버티 뮤추얼 직장 상해 지수에 따르면, 과도한 힘쓰기 작업으로 인한 직접 비용이 연간 136억 7천만 달러에 달하며 전체 국가적 부담의 23.4%를 차지합니다.

남아 있는 과제와 표준화 노력

직원의 근로 연장이라는 목표는 칭찬받을 만하지만, 외골격 사용에 대한 의문도 남아 있습니다. NIOSH 블로그에서 브라이언 로우(Brian Lowe) 등은 다음과 같은 질문을 제기했습니다: 일부 장치가 근골격계 부하를 단순히 한 부위(팔, 어깨)에서 다른 부위(척추, 다리)로 전가하여 여전히 위험을 초래하는가? 균형 감각에 영향을 주는가? 무거운 하물 취급 시 잘못된 안전감을 주는가?

이러한 질문들은 ASTM 위원회 F48이 가이드라인을 마련하면 해소될 수 있습니다. 스프링액티브도 회원사로 참여하며, 업계, 학계, 국립산업안전보건연구원(NIOSH) 대표들도 함께합니다. ISO에서도 표준 작업을 진행 중이라고 슈가 교수는 전했습니다.