사람 운동능력의 양면: 일상생활용 근력보조도구 연구/ 스마트폰 충전기가 필요없어진다면?

1. 우리가 마사이족 목동이 아니기 때문인지 일상생활에서 노동이 아닌 움직임으로 소비하는 에너지는 적습니다. 다이어트에 활용하려는 시도는 대부분 실패했죠.

2. 하지만 그 일상생활 속 동작을 하는데  불편을 겪으면, 우리는 많은 돈을 써서 고치거나 도움받아 생활해야 합니다.

A.

[과학TALK] 아이언맨보다 스파이더맨?…작고 가벼운 ‘로봇 수트’ 연구 대세

조선일보 2019.08.17.

• 한미 공동연구진이 사이언스에 발표한 엑소수트(Exocuit; 외골격형 근력보조장치) 연구결과
• 제작해 시험한 엑소수트는 배터리포함 무게 5kg로 몸통과 허벅지에 장치(제어장치와 배터리는 허리, 동력을 발생하는 부분은 허벅지인 듯).
• 최대 8~10km정도의 보행을 도울 수 있었는데, 같은 거리를 걸을 때 사람 근육이 사용한 에너지량은 걷기 9.3%, 달리기 4.0% 감소한 것으로 계산. (이것 자체로는 바로 상용화하잘 만큼 대단한 결과는 아님).
• (실험한 것은 신경연결은 아니고) 인체 몇 부분에 장치한 센서로 관절각도와 가속도를 측정해 힘을 발생시켜야 할 타이밍과 크기를 결정(여기에 머신러닝이 들어갈 수 있을 것임).

근력을 발생시키는 동력은 공압근육은 아니고 와이어와 모터 조합이었던 모양. 다른 국내연구진도 이런 방식을 연구하고 있고 형상기억합금도 생각. 옷감 속에 넣어 입는 형태라 걸리적거리지 않고 내구성을 갖게 한다는 아이디어. 아예 고탄성 전기섬유의 일종을 사용해 전기를 주면 수축하게 하는 것도 연구 중.

B.

한편, 우리가 별로 불편하게 여기지 않는 일상적인 동작에서 전기를 만들어, 각종 웨어러블 디바이스를 충전하는 아이디어도 있습니다. 이건 곰곰 생각하면 다이어트도 되는 거죠. ㅎㅎ 매우 미미하지만.

[과학TALK] 배터리 없어도 괜찮아…열·압력으로 전기에너지 수확 2019.08.24

• 한국화학연구원. 에너지소재 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머테리얼(Advanced Energy Materials)’ 8월 표지는 열원의 형태와 관계없이 어디든 부착할 수 있는 탄소나노튜브 열전 소재(CPU냉각용 펠티어소자가 아님!)
• 의복에 쉽게 부착할 수 있거나, 의복섬유에 통합된 압전소자, 열전소자를 활용한 웨어러블 인간발전기
• 기존 소재는 내구성과 발전량 제한이 컸으나, 성능을 올리거나 새로운 소재를 적용하며 개선하는 중.
• 현재까지 나온 것으로는 사물인터넷용 무선 센서 정도. 즉, 웃과 신발을 스마트하게만드는 것은 가까운 미래에 가능. 5V 1A 충전 단자는 아직은 공상과학인 먼 미래.

일단은 웨어러블이지만, 가볍게 펄럭이는 깃발, 복도를 걷는 발걸음 진동에서도 전기를 얻을 수 있다는 얘기니까 사물인터넷, 스마트그리드용으로도 좋을 것입니다. 랜선과 전원선이 없어도 어디서든 ubiquitous 인터넷이 되는 환경. 그만큼 해킹에서 취약해질 테니 보안도 더 강조되겠지만.

탄소나노튜브와 그 응용물이 끝없이 나오는 걸 보면, 화학의 끝은 물리란 생각이 다시 듭니다. 얼마 전 다른 잡지의 표지는, 색소없이 빛의 반사와 굴절성질만 사용해서 컬러 이미지를 인쇄(?)한 사례였던 것 같은데..

그리고 또 하나 생각, A와 B를 합치면, 아이디어를 잘 이용하면, 스마트폰 충전기가 필요없어질 수도 있겠습니다. 지금도 일부 취미나 직업에 종사하는 사람들, 또는 재해 등 사회인프라가 단절된 상황을 위해 모자와 백팩에 장치하는 태양광 충전키트같은 건 있는 모양이지만^[각주:1], 저건 빛이 충분하지 않은 조건에서도 사용 가능.

1. 이런 아이디어상품은 대부분, 전에는 실사용성은 그닥이란 평판을 받는 게 많았습니다. 지금은 태양전지값이 싸졌고 변환효율이 올랐기 때문에 어떨지 모르겠습니다만, 사용기를 찾아보는 건 필수. 생존용품이 아니라면 그냥 배터리를 더 준비하거나 다른 방법을 알아본다는 결론이 나기 쉽습니다. [본문으로]