휴 허 교수는 전자의족과 관련해 10여개의 특허를 출원할 정도로 탁월한 연구성과를 내고 있다. 인간의 삶을 풍요롭게 한 인물에게 주어지는 하인즈상(2007년)을 수상하는 등 과학계는 물론 대중적으로도 성과를 인정받았다.
휴 허 교수가 개발하는 전자의족은 다른 제품들과 어떤 차이점이 있을까. 그는 세 가지 인터페이스로 나눠 설명했다.
가장 먼저 기계적(mechanical) 인터페이스다. 인공 의수족을 이물감 없이 편안하고 건강한 방식으로 신체와 결합시키는 것이다. 휴 허 교수 연구팀은 각종 데이터를 활용해 신체와 의족 사이의 결합부에 들어갈 인공피부를 만들었다. 신체와 의족 사이의 결합부에 이 인공피부를 넣는데 그 속에 센서와 스마트 기기를 삽입해 접합부의 굳기가 상황에 따라 달라진다. 걸을 때는 전압이 없어 부드럽고 유연하다가도 뛸 때는 인체조직과 인공피부가 서로 압력을 받는 정도에 따라 딱딱해진다.
두번째는 역학적(dynamic) 인터페이스로 인공 의수족이 마치 살아 있는 팔다리처럼 움직일 수 있도록 하는 것이다. 이를 위해 잃어버린 신체와 동일한 크기와 용적, 역학적 기능을 지닌 관절을 만든다. 휴 허 교수 연구팀은 생체공학적으로 가장 적합한 추진력을 낼 수 있도록 발목과 무릎·엉덩이 등에 가해지는 토크와 힘을 컴퓨터로 계산해 인공의족을 정밀제어하는 기술을 개발했다. 그는 “다리가 절단된 사람의 보행 속도와 신진대사를 정상화시키는 생체공학적 의족을 만든 것은 우리 연구팀이 처음”이라고 말했다.
마지막으로 인간의 신경체계와 기계가 서로 소통하는 전기적(electric) 인터페이스다. 착용자가 마음먹은 대로 의족을 자유롭게 제어할 수 있도록 하는 것이다. 휴 허 교수 연구팀은 착용자의 생각을 로봇 팔다리에 전달하는 것에 그치지 않고 센서를 통해 로봇 팔다리가 감지한 촉감을 뇌로 전달하는 실험에 성공했다.
그는 “우리는 전자의족과 같은 외부장치와 인간의 말초신경 시스템을 완벽하게 연결시키는 연구과정에 있다”면서 “외부장치로부터 감지된 정보를 말초신경에 전달하기 위해 신경체계를 자극할 뿐 아니라 신경활동을 감지하고 인간의 동기적 욕망을 유발하는 방법도 연구 중”이라고 설명했다. 이어 “미래에는 사람들이 전자 의수족을 마치 자신의 신체 일부처럼 느낄 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
/성행경기자
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