서비스 로봇 중 헬스케어 로봇은 고령화 시대가 가속화됨에 따라 노인, 장애인을 대상으로 빠르게 발전하고 있다. 일본은 이미 헬스케어 로봇이 의료 기관에서 다양한 형태로 활용되고 있다. 한국은 최근 4차산업혁명위원회와 산업통상부에서 관련 산업 육성 및 표준화를 마련한다고 발표해, 2018년 헬스케어(Health Care) 로봇에 대한 관심이 증가할 것으로 기대를 모으고 있다. 

“기억이 하나둘 사라지면서 파편화되어가고 있네, 내가 치매라니…. 타지에 가정을 꾸린 아들놈은 요양원에 들어가라고 내 등을 떠밀었지. 그런데 난 요양원이 싫었어. 이런 내 모습이 싫었는지, 아니면 정말 걱정됐는지, 아들 녀석이 최신형 로봇(VGC-60L)을 떠넘기다시피 던져주고 가더군. 이 놈 사람을 얼마나 귀찮게 하는지 몰라. 시리얼 대신 건강식으로 과일을 먹으라고 하지를 않나, 운동하라고 귀찮게 따라다니질 않나. 그런데 금고털이범이었던 내게 이런 관심을 준 녀석도 없었던 것 같아.”

프랭크 웰드는 요양원에 입원하기를 거부한 자신을 위해 떠넘기다시피 놔두고 간 로봇에 호감을 느낀다. 그리고 자신의 습관과도 같은 작은 절도행각을 도와주는 로봇에게 자물쇠를 해체하는 방법까지 가르치면서 점차 삶에 활기를 찾게 된다. 그러던 어느 날, 프랭크 웰드는 로봇에게 제안한다. 

“너 내 파트너할래?” 

치매를 앓고 있는 금고털이범 출신의 노인과 헬스케어용 로봇의 우정을 다룬 영화 ‘로봇 앤 프랭크’(2012)는 미래에 노인을 위로하고 친구로 지낼 수 있는 로봇의 모습을 담고 있다. 혼자 살 수 밖에 없는 노년의 삶 속에서, 미래에도 치료되기 힘든 치매와 같은 병증 속에서 과연 로봇은 영화처럼 친구이자 동행자가 될 수 있을까. 

사회적 비용 해결 방안으로 떠오른 헬스케어 로봇

평균 수명이 길어질수록 세상은 고령화를 넘어 초고령화 사회를 향해 가고 있다. 이와 함께 등장한 실버산업은 최근 4차 산업혁명을 등에 업고 다양한 제품과 서비스를 선보이며 빠르게 성장하고 있다. 그 중 하나인 헬스케어 로봇(Health Robot)은 일반적으로 노약자의 간병 및 진단, 재활 목적의 헬스케어 서비스를 지원하는 로봇 시스템으로, 노약자와 이들을 치료·간호·간병하는 인력을 위한 로봇 및 시스템을 포함하고 있다. 이를 세분화하면 독립적인 생활이 불가능하거나 불편한 환자를 대상으로 간병, 간호, 원격진료 등을 수행할 수 있는 간병 로봇, 노인과 장애인 등의 재활치료 및 운동을 도와 일상생활로의 복귀를 가능하도록 보조하는 재활 로봇, 기타 의료 보조, 헬스케어, 간호보조 등 의료 서비스 지원을 수행할 수 있는 의료보조 로봇 등으로 구분할 수 있다.

헬스케어 로봇은 4차 산업혁명 이전에는 해결하기 어려웠던 사회적 문제를 해결함으로써 비용 절감과 경제적 가치를 창출하는 데 목적을 두고 있다. 일례로 환자가 약을 제 시간에 복용하기란 번거롭기도 하고 지키기도 어려운 일이다. 미국의 경우, 환자가 처방전대로 약을 복용하지 않아 발생하는 의료비 누수액이 연간 3,000억 달러로 추정될 정도로 매우 큰 사회적 비용을 발생시킨다. 

이 문제를 해결하기 위해 인공지능과 로봇이 결합한 헬스케어 로봇들이 등장했는데, 그 중 하나가 미국의 스타트업인 카탈리아 헬스(Catalia Health)에서 개발한 마루(MARU)다. 카탈리아 헬스는 2017년 5월 코슬라 벤처스(Khosla Ventures)가 주도하는 시드 펀딩(Seed Funding)에서 250만 달러를 모금하기도 했다. 이론적으로 마부는 모든 환자를 타깃으로 삼을 수 있지만 창업자이자 CEO인 코리 키드(Cory Kidd)는 “심장실환, 관절염, 당뇨병과 같은 만성질환 환자를 위해 마부를 개발했다”고 밝혔다. 이러한 유형의 질환은 주로 고령층에서 발생할 확률이 높지만, 모든 연령대의 인간에게 발생할 수 있는 질병이기도 하다. 미국 질병통제예방센터(Centers for Disease Control and Prevention)에 따르면 미국의 만성질환 환자 수는 1억 1,700만 명으로, 산술적으로 이들이 모두 마부의 1차 타깃이 되는 셈이다. 

코리 키드는 “다양한 이유로 복용계획을 지키지 못할 수 있지만, 이러한 경우 마부는 통신 및 알림 서비스를 통해 사회적인 건강관리 비용 감소에 기여하고 있다”고 말했다. 그렇다고 마부가 단순히 약복용을 위한 자명종은 아니다. 카탈리아 헬스는 마부를 개발하기 위해 의사, 간호사, 엔지니어뿐 아니라 심리학자와 심리치료사까지 끌어들여 유머, 눈 접촉, 성격 등을 기반으로 한 언어 환경 설정과 같은 요소를 통해 환자가 로봇과 연결되어 있다고 느끼도록 만들기 위해 노력했다. 또한 할리우드 대본 작가인 엘리자베스 어레돈도(Elizabeth Arredondo)와도 협업해 환자가 마부와의 상호작용을 자연스럽고 재미있게 느끼도록 하기 위해 심혈을 기울였다. 

코리 키드는 “그렇다고 마부가 의사를 대신할 수 있는 것은 아니다”라며 “헬스케어 산업이 활성화됨에 따라 마부와 같은 다양한 장치를 사용해 환자가 심리적, 육체적으로 안정을 취할 수 있도록 불편함을 해소하는 방향으로 서비스를 개선해 나가면 세상은 더욱 살기 좋아질 것”이라고 말했다.

마부와 비슷한 사례로, 국내 기업인 로보케어는 경증 인지 장애를 겪는 사람들을 상대로 인지능력을 향상시키는 솔루션 로봇인 실벗(Silbot)을 판매하고 있다. 로보케어는 한국과학기술연구원(KIST)이 개발한 로봇을 상용화하기 위해 2012년에 설립한 벤처기업이다. 실벗은 치매 전단계인 초기 인지장애를 겪는 환자에게 게임을 제시해 인지장애 치료와 치매예방을 위해 개발됐다. 2017년 9월 덴마크 헬스케어 기업인 멜빈과 유럽 독점 판매권 계약을 체결하는 등 해외에서도 좋은 성과를 거두고 있다. 로보케어는 현재 16개의 자체 로봇 알고리즘을 확보했지만, 앞으로 콘텐츠를 보강해 판매망을 확대해나갈 계획이다. 

일본, 헬스케어 로봇 분야 빠르게 성장 중

헬스케어 로봇의 활성화에 앞장서고 있는 곳은 일본이다. 세계 최고의 고령화 사회로 꼽히고 있는 일본은 노인보호기관을 중심으로 헬스케어 로봇 중 간병 로봇과 재활 로봇의 도입이 빠르게 증가하고 있는데, 경제주간지 ‘이코노미스트(Economist)에 따르면, 약 5,000여 곳의 노인보호 시설에서 간병·재활 로봇을 시범 서비스하고 있을 정도로 이용이 보편화되어 있다.

일본 내 헬스케어 로봇의 활성화 원인은 크게 고령자의 일상생활을 돕기 위한 실질적 역할 측면과, 점차 심각해지고 있는 인력 부족 문제를 해결하기 위한 역할 측면으로 구분해볼 수 있다. 실질적인 역할 측면은 이미 언급한 바와 같이 재활과 치료, 예방을 목적으로 하고 있으며, 상징적·전략적 역할은 일본이 현재 직면한 인구통계학적 위기를 과거와 마찬가지로 기술로 극복할 수 있다는 것을 보여주기 위함이다. 이와 관련해 일본 후생노동성은 2025년이 되면 30만 명의 간호 인력 부족하다고 발표한 바 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 경제산업성은 2018년부터 고령자의 자립을 돕는 로봇의 개발을 지원하기 시작할 계획이다. 경제산업성은 2020년까지 2015년 대비 약 20배인 500억 엔으로 일본 내 간호 로봇(간병+재활) 활용을 확대하는 것을 목표로 삼고 있다. 

일본에서 주로 활용되고 있는 로봇은 사지가 불편한 이들을 위한 로봇과 뇌졸중 환자와 교감이 가능한 반려 로봇 등이다. 예를 들어 사이버다인(Cyberdyne)은 하체를 사용하기 어려운 환자들이 착용해 걸을 수 있도록 돕는 착용형 로봇인 ‘HAL’을 개발했으며, 일본 산업기술종합연구소(AIST)의 반려로봇인 파로(Paro)는 뇌졸중 환자와 대화는 물론이고 코를 비비는 등의 교감 행위까지 가능하다. 

일본에서 반려로봇이 큰 인기를 모으자, 소니(Sony)는 1999년에 개발하고 2006년에 판매 중단한 세계 최초의 감성지능형 로봇인 아이보를 2018년 1월 11일부터 다시 판매한다고 밝혔다. 12년 만에 재생산한 아이보(Aibo)는 인공지능과 클라우드 컴퓨팅, 위치정보 등 최신 정보기술을 적용했다. 물론 아이보가 헬스케어 로봇으로서의 기능을 할 수 있을지는 모르겠지만 반려로봇이 치매 등의 의료뿐 아니라 다양한 분야에서 인기를 모으고 있어 가능성과 확장성 측면에서 관심을 가질 필요는 있다. 
이밖에 서비스 로봇 분야 전체에 걸쳐 등장하는 소프트뱅크의 페퍼는 인공지능을 기반으로 재택 의료 서비스에도 활용되고 있다. 또한 사람과의 기본적인 채팅에 참여하는 채핏(Chapit), 침대에서 휠체어로 환자를 옮기는 로베어(Robear), 노인을 방에서 데리고 나와 운동을 시키며 퀴즈도 풀게 하는 후지소프트의 팔로(Palro) 등도 인기를 모으고 있다. 

일본의 헬스케어 로봇 시장에서 또 하나 주목해야 할 점은 완성차 기업들도 헬스케어 로봇 시장에 뛰어들고 있다는 사실이다. 가장 대표적인 사례는 바로 도요타 자동차(이하 도요타)다. 도요타는 ‘모든 사람에게 이동의 자유를, 스스로 할 수 있는 기쁨을’이라는 목표 하에 2011년 11월 간호·의료 지원을 위한 파트너 로봇을 개발했다. 이미 2007년 ‘파트너 로봇’ 개발에 대한 비전을 발표하고 시니어 라이프 지원, 의료 지원, 자립생활 지원, 간호 지원 등 4개의 영역을 대상으로 기술 개발에 들어갔다. 당시 도요타가 공개한 4종류의 로봇은 자립보행 지원, 보행 연습 지원, 균형 연습 지원, 이동 보조 지원용 파트너 로봇으로 앞의 세 로봇은 다리에 부착할 수 있는 착용형 로봇이었고, 이동 보조 지원 로봇은 체중 유지를 위한 팔 부위와 이동을 지원하는 구동부위를 결합한 형태로 제작됐다. 

2012년 도요타는 ‘생활지원 로봇(Human Support Robot, 이하 HSR)’이라 불리는 가정 내 자립생활을 지원하는 로봇을 개발했다. HSR은 회전이 가능한 원통형 몸통에 긴 팔을 부착해 물건을 이동시킬 수 있으며, 음성인식 기능도 탑재해 제어의 편의성을 더했다. 도요타는 HSR의 조기 상용화를 위해 다양한 연구기관과 연계해 HSR 개발 커뮤니티를 구성하기도 했다.

한편, 2014년에는 질병이나 부상으로 보행과 균형 확보에 어려움을 겪는 장애인의 재활을 지원하기 위한 재활 파트너 로봇의 임상 연구 모델을 개발했는데, 이 모델은 2017년 4월 12일 렌탈 서비스를 개시한 ‘웰 워크 WW-100’의 효시가 됐다. 웰 워크 WW-100은 환자에게 맞는 난이도를 조정하는 기능 뿐 아니라 보행 상태를 피드백할 수 있도록 설계되어 있으며, 터치 패널을 이용해 다양한 작업도 진행할 수 있어 임상 현장에서의 용이성을 확보했다.

한발 더 나아가 도요타는 2017년 11월 21일에 제 3세대 휴머노이드 로봇인 T-HR3를 발표했다. 11월 29일 일본 도쿄에서 개최된 국제로봇 전시회에서도 모습을 드러낸 T-HR3는 기존의 휴머노이드와는 달리 인간 파일럿이 헤드 마운티드 디스플레이(HMD: Head Mounted Display)를 착용한 후 원격으로 조종할 수 있는 방식으로 구동된다. T-HR3의 핵심 기술은 토크 서보 모듈(Torque Servo Module)에 있다. 이 모듈은 토크 센서, 모터, 감속기 등으로 구성되어 있는데, 도요타가 다마카와정기와 일본전산코팔전자와 공동으로 개발을 진행했다. 

T-HR3의 토크 서보 모듈에 내장된 고감도 토크 센서는 토크(Torque: 물체에 작용해 물체를 회전시키는 힘)를 감지하고 의도한 토크를 출력하도록 모터를 제어하게 된다. 이 센서로 인해 로봇의 관절을 유연하게 제어할 수 있어 부드러운 움직임이 가능하고 외부에서 받은 힘을 조종사에게 전달할 수도 있게 됐다. 토크 서보 모듈은 T-HR3의 관절 29군데와 마스터 조종 시스템 16곳에 적용됐다. 마스터 조종 시스템은 토크 서보 모듈과 마스터 암(Arm)과 풋(Foot), HMD로 구성되어 있어 로봇을 직관적으로 조종할 수 있게 한다. 조종사는 로봇에 탑재된 스테레오 카메라로 구현한 입체 영상을 HMD를 통해 실시간으로 확인하면서 마치 분신처럼 T-HR3를 조종할 수 있다. 

도요타는 T-HR3가 가정이나 의료기관 등 다양한 곳에서 노인과 환자를 돕는 로봇으로 활용될 수 있으며, 나아가 재해지역, 건설 현장이나 우주 등에서도 활동할 수 있을 것으로 전망하고 있다. 

미국으로 넘어가보자. 2016년 미국 로보틱스 로드맵에는 로봇 분야의 최첨단 기술과 향후 연구 방향이 담겨 있다. 특히 이 로드맵에는 헬스케어 및 웰빙과 관련한 로보틱스의 발전 방향에 대한 내용도 포함되어 있다. 이와 관련한 중점 분야는 노화 및 삶의 질 향상, 외과 및 중재(Interventional) 로봇, 재활 로봇, 임상인력 지원 등이다.

일반적으로 이 영역에서 사용되는 로봇은 신체 내외부로 나눠 볼 수 있다. 로드맵에서 제시한 신체 내부용 로봇은 주로 마이크로 로봇, 수술용 로봇, 중재 로봇 등이다. 마이크로 로보틱스는 신체 내부를 이동하며 치료(약물 전달 등), 물질 제거(생체검사, 절제 등), 구조적 치료 제어(스탠트 배치) 등을 포함하고 있다.

DRU(Direct Robot Users: 로봇을 직접 사용하는 사용자들)를 위한 웨어러블 로봇, 즉 착용형 로봇은 보철, 보조기, 외골격 측면에서 최근 많은 발전이 있었다. 보철은 절단된 다리를 대신하게 되고, 보조기는 사지가 존재하지만 불편한 이들에게 도움을 줄 수 있으며, 외골격은 손상되지 않은 팔다리를 보조하거나 신체기능을 향상시키는 역할을 한다. 의수용 로봇은 이미 많은 스타트업이 관심을 갖고 개발하고 있으며 외골격 로봇의 경우는 이미 산업 현장에 적용하고 있을 정도로 인기를 모으고 있다. 이동식 조작기는 고도의 전염성 질환을 치료하고 원거리 외과 수술을 보조하며 환자를 옮길 때 도움을 제공하는 형태로 활용되고 있다. 

헬스케어 로봇에 대한 관심이 커지자 최근 한국 정부도 다양한 제도를 마련, 투자를 진행할 계획이다. 장병규 4차 산업혁명위원회 위원장은 2017년 11월 29일, ‘사람 중심의 4차 산업혁명 대응계획’을 통해 2022년까지 12개 부문에 걸쳐 ‘지능화 혁신 프로젝트’를 추진한다는 계획을 발표했다. 이 중에는 고령화 시대에 갈수록 증가하는 간병부담 문제에 대응해 노인·장애인 대상 간병·간호 로봇을 2018년부터 개발하고 재활병원·요양시설 등에 확산, 적용할 계획이라는 내용이 포함되어 있다. 이와 함께 이동·배변·보행 등 지원 로봇 개발도 2018년부터 추진하는 한편, 헬스케어 로봇 실증 인프라를 2020년까지 구축할 계획이다. 

한편 산업통상자원부 국가기술표준원은 2017년 12월 1일, ‘유망 신산업 표준화 로드맵’을 발표했다. 이 로드맵에는 전기 자동차, 자율주행 자동차뿐만 아니라 로봇 분야에 대한 내용도 포함되어 있다. 국가기술표준원은 향후 사용자 맞춤형 재활로봇 기술, 인간과 상호작용이 가능한 로봇제조 기술, 헬스케어, 사회 안전, 가사도우미 로봇 분야 등을 포함해 표준화를 진행할 계획이다. 산업통상자원부는 “로봇 분야는 기술개발→R&D와 표준화 연계→단체표준→국가표준→국제표준’ 개발의 모범사례로 로드맵에 근거한 국제시장 선점이 가장 기대되는 분야”라고 밝혔다.