계단 오르는 세계 첫 변형 바퀴…이동권 바꾼다

연구진이 개발한 모핑 휠의 핵심은 강성과 유연성을 자유롭게 오가는 구조다. 바퀴 내부에는 여러 개의 링크(관절 구조)가 특수 와이어로 연결돼 있다. 와이어를 팽팽하게 당기면 링크가 서로 맞물려 단단한 바퀴가 되고, 장력을 풀면 링크 사이에 여유가 생기면서 외부 형태에 맞춰 변형된다. 일반 바퀴가 한 점으로 충격을 받는 반면 모핑 휠은 접촉 면적을 넓혀 하중을 분산해 안정적으로 이동할 수 있다.

이 기술은 박동일 한국기계연구원 첨단로봇연구센터장팀이 2022년부터 본격 개발해 2024년 기술 개발을 마무리했다. 바깥은 일반 강화고무로 감싸고 내부에 변형 구조와 장력 조절 장치, 완충재를 적용해 이용자가 특별한 조작을 하지 않아도 바퀴가 스스로 상황에 맞게 상태를 바꾸도록 설계했다. 연구진은 장시간 연속 주행과 반복 변형 시험을 통해 충분한 내구성을 확인했으며 와이어가 손상되면 쉽게 교체할 수 있도록 했다.

연구진이 가장 중요하게 생각한 것은 안전성이다. 휠체어에 장착된 여러 센서가 기울기와 노면 상태, 하중 변화를 실시간으로 감지하고 제어 시스템이 최적의 자세를 계산한다. 전원이 꺼지거나 탑승·하차 시에는 보조바퀴가 자동으로 내려와 휠체어를 지탱한다. 계단을 오르는 도중 전원이 차단되는 극단적 상황까지 대비할 수 있도록 연구가 진행 중이다.

박동일 센터장은 "우리가 만든 것은 새로운 바퀴가 아니라 사람들의 이동권"이라고 말했다. 휠체어 외에도 산업 현장용 이동로봇, 건설 현장, 재난 현장 로봇 등 다양한 분야에 활용될 가능성이 크다. 다만 다양한 환경에서 반복적으로 안전성을 보장할 수 있도록 신뢰성을 높이는 것이 남은 과제다. 연구진은 안전성과 완성도를 높여 누구나 안심하고 사용할 수 있는 이동수단으로 상용화하는 것을 최종 목표로 삼고 있다.