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AI, 로봇, VR/AR 등과 더불어 3D프린팅은 제조업 분야의 새로운 제조 패러다임으로 급부상하 고 있다. 이러한 산업/기술적 배경과 더불어 복지 선진 사회로의 도약과 고령 사회로의 진입과 관련하여 고령자, 장애인 등의 사회적 약자 계층에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이들의 삶의 질 개선에 도움을 줄 수 있는 재활보조기기 개발 또한 점점 더 중요해지고 있다. 고령자에게서 근력의 감소와 균형 능력의 감소로 인해 제일 먼저 나타나는 운동장애는 보행능력의 저하이며 (황병준·김차용·이대연, 2006), 하지근력이 저하된 대부분의 고령자는 일상생활에서 보행보조 장치의 도움을 받아 생활하고 있다(Tamura, et al., 2001). 하지만 하지근력이 저하된 고령자들 을 위한 기존의 보행보조 장치들은 고령자들이 외출 시 충분한 편의성을 제공하지 못하며, 특히 보행을 안정적으로 보조하지 못하여 낙상사고로 이어질 수 있는 문제점들을 안고 있다(Hamid, et al., 2005). 재활 의료 분야에서는 보행기능 장애를 가지는 고령자와 마비장애인 등을 대상으로 웨어러블 로봇 기술의 유용성을 평가하기 위한 연구들이 현재까지 활발히 이루어지고 있다. 그러나 그동안의 웨어러블 로봇 연구는 기계의 성능 향상을 위한 개발 자체에 초점을 맞추어 왔으며(엄란 이·이예진, 2020), 사용자 관점에서 착용성이 고려되지 못한 채로 개발이 진행되어 왔다(Kim, et al., 2019). 웨어러블 로봇의 물리적 휴먼-로봇 인터페이스(Physical Human-Robot Interface; p-HRI) 는 현재까지의 관련 연구에서 특히 간과된 요소이다(Del Carmen, et al., 2019). 웨어러블 로봇은 구동부와 외골격 프레임, 그리고 인체와 로봇을 연결하는 p-HRI로 구성된다. 구동부에서 발생된 힘 은 p-HRI로 전달되고 인체 접촉부에서 분산되며 인체 부위로 전달된다(De Rossi, et al., 2011). 웨 어러블 로봇의 보행 보조 성능은 로봇에서 발생한 힘이 착용자의 인체 부위로 얼마나 효과적으로 전달되는지에 따라 달라진다(Langlois, et al., 2018). 최근 연구에 따르면 체형-맞춤이 부적합할 경 우, 웨어러블 로봇과 인체 사이의 상대적인 움직임으로 인해 최대 50%의 힘 전달 손실이 발생할 수 있는 것으로 알려졌다(Cherry, et al., 2016). p-HRI는 인체와 웨어러블 로봇 사이의 일체화된 연결 성이 확보될 수 있도록 구성되어야하며, 편안함과 안전을 향상시키기 위해 충분한 접촉 영역을 가져 야 한다(Li, et al., 2015). 근력 감소로 인해 보행기능 장애를 가지는 고령자를 대상으로 하는 웨어 러블 로봇의 p-HRI 적용 사례를 살펴보면 기성화 된 p-HRI를 적용하는 경우가 대부분이다. 기성 화 된 p-HRI는 조절식 프레임의 길이를 조절하여 폼 쿠션을 착용자의 몸에 맞추는 방식으로 간편 하게 체형-맞춤을 구현할 수 있으나, 기성화 된 사이즈의 폼 쿠션을 적용하기 때문에 인체와 로봇 간의 체형-맞춤이 불완전하여 장시간 사용이 어렵고 뼈 돌출 부위 압박으로 인해 피부 손상을 유발 하는 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는 웨어러블 로봇의 최적 체형-맞춤을 구현할 수 있는 ‘3D프 린팅 기반 물리적 휴먼-로봇 인터페이스’(이하 3D프린팅 p-HRI라 한다)를 개발하여 제안하고자 하 였다. 제안하는 3D프린팅 p-HRI는 3D스캐닝을 통해 착용자의 인체 형상을 참조하여 3D프린팅으 로 제작하는 1대1 맞춤 방식의 p-HRI이다
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