엑소스켈레톤

엑소스켈레톤의 반대 개념은 내골격으로, 인간을 포함한 척추동물에서 발견되는 내부 골격입니다. 내골격이 몸 안쪽에서 신체를 지탱하는 반면, 기술적 엑소스켈레톤은 신체 외부에 첨부되어 신체를 지탱하고 안정시키는 역할의 일부를 대신합니다. 엑소스켈레톤은 엄밀한 의미에서 로봇이 아닙니다. 능동형 엑소스켈레톤은 모터와 에너지 저장 시스템을 갖추고 있어 자체 드라이브로 움직이기는 하지만, 착용자의 움직임과 의도를 따르며 자체적인 움직임을 강요하지 않고 목표에 맞춘 서포트를 제공합니다.

모든 모양의 기본 원리는 비슷합니다. 엑소스켈레톤은 특정 하중이 가해지는 신체 구조물에서 하중을 분산시켜 더 안정적인 지역으로 전달하거나 기계적으로 흡수합니다. 이를 통해 자세 유지와 리프팅에 필요한 모든 작업을 감당해야 했을 활동 중인 근육의 부담을 덜어줍니다.

기술적으로는 이를 다양한 방식으로 달성할 수 있습니다. 예를 들어, 스프링 요소, 가스 압력 댐퍼, 또는 전동식 모델의 경우 드라이브와 센서 등에 의해 서포트되며 응력을 흡수할 수 있는 하중 지지 요소를 통해 달성됩니다. 어떤 애플리케이션에 어떤 솔루션이 적합한지는 드라이브 타입(수동형 또는 능동형)과 설계 방식(강성의 또는 소프트)에 따라 달라집니다.

지원되는 신체 지역별

선택 시 가장 중요한 요소는 대개 엑소스켈레톤이 어떤 신체 지역의 부담을 덜어주도록 설계되었는지입니다:

• 후면 및 몸통용 엑소스켈레톤 장치는 물건을 리프팅할 때나 앞으로 몸을 숙일 때 요추에 가해지는 압력을 완화해 줍니다. 이 장치는 물류, 산업 분야 및 숙련된 기술직 분야에서 가장 널리 사용됩니다.
• 다리, 무릎, 고관절 엑소스켈레톤은 쪼그려 앉기, 무릎 꿇기, 일어서기를 돕고, 수직 작업 시 안정성을 제공합니다.
• 어깨 및 머리 위 작업용 엑소스켈레톤 장치는 마운팅, 설치, 석고보드 구조 등 가슴 높이 또는 머리 위에서 이루어지는 수작업 시 팔 에 대한표적화된 서포트를제공합니다 .
• 손 및 손가락 엑소스켈레톤은 장시간 지속되거나 큰 힘이 필요한 잡기 작업 시그립력을 강화해 줍니다 .
• 전신 엑소스켈레톤은 여러 서포트 영역을 결합한 것으로, 주로 특수 분야나 군사 분야에서 사용됩니다.

구동 시스템 및 설계에 따른 분류

지지되는 신체 부위에 관계없이, 엑소스켈레톤은 드라이브 시스템과 설계에 따라 분류될 수 있습니다. 드라이브 시스템의 경우, 모터가 없는 수동 시스템과 모터 및 동력원(예: 배터리)이 있는 능동 시스템으로 구분됩니다. 설계 측면에서는 고정된 프레임을 가진 경질 엑소스켈레톤과 유연한 섬유 재질로 구성된 소위 소프트 엑소스켈레톤으로 구분됩니다.

슈말츠(Schmalz)의 NEXO Pro 허리 보호용 엑소스켈레톤

슈말츠(Schmalz)의 NEXO Pro는 강성의 허리 보호용 엑소스켈레톤으로, 물건을 들어 올리거나 앞으로 구부릴 때 허리 하부의 요추에 가해지는 압력을 완화해 줍니다. 이 장치는 수동식 시스템으로, 모터나 배터리 없이 순수하게 기계적인 방식으로 작동합니다.

산업용 엑소스켈레톤은 다음과 같이 신체적으로 힘든 동작을 자동화할 수 없거나 부분적으로만 자동화할 수 있는 모든 분야에서 사용됩니다.

• 물류 및 저장소 관리: 주문 피킹, 팔레타이징 및 하역, 적재 및 하역 등 빈번한 리프팅 작업이 수반되는 업무.
• 건축 및 구조: 고소 작업, 석고보드 설치, 타일 시공 및 도장, 재질의 반복적인 리프팅.
• 제조 및 마운팅: 자재 핸들링, 조립 라인 및 마운팅 작업, 생산.
• 요양 및 의료: 환자의 자세 변경 및 이동 지원.
• 군사 및 응급 서비스: 장거리에서 중장비 장비를 운반하는 작업.

효능

• 근육 및 조인트의 긴장 완화, 이에 따른 신체적 피로 감소
• 근육 및 관절 과부하로 인한 증상 및 결근을 줄일 수 있는 잠재력
• 근무 시간 내내 보다 일관된 업무 성과
• 특히 직원 고령화와 숙련된 인력 부족 상황을 고려할 때, 직업 건강 및 고용주 매력도 향상에 실질적인 기여

단점 및 한계

• 올바른 리프팅 기술, 기술적 보조 도구 및 인체공학적으로 설계된 업무 조직을 대체할 수 없음
• 적응 기간이 필요하며 직원들의 수용이 요구 사항임
• 모든 작업이나 신체 부위를 동등하게 잘 서포트해 줄 수는 없음
• 매우 협소한 공간에서는 움직임의 자유가 제한될 수 있습니다
• 능동형 시스템은 추가 무게를 발생시키며, 별도의 유지보수 요구 사항이 있습니다

엑소스켈레톤은 무거운 짐을 리프팅할 때, 머리 위에서 작업할 때, 또는 몸을 구부린 자세로 일할 때와 같이 신체적 부담이 발생하는 바로 그 지점에서 부담을 구체적으로 줄여줍니다. 산업 안전 분야에서 엑소스켈레톤은 특정 부담 상황에 맞춰 정렬된 보조 도구로 분류됩니다.

따라서 작업장에 도입하기 전에는 작업별 위험 평가가 요구됩니다. 이를 통해 해당 작업장에 적합한 시스템이 무엇인지, 착용감과 편안함이 적절한지, 그리고 엑소스켈레톤이 추가적인 무게나 움직임의 제약 등으로 인해 새로운 신체적 부담을 유발하지는 않는지 등을 판단합니다. 산업재해 보험 협회와 DGUV는 이 주제에 대한 지침을 제공하고 있습니다.