한러혁신센터

한-러 기술협력 사례

▶ 러시아 항공우주 원천기술인 EMS를 활용하여 피부 저항 문제를 해결하는 중주파 신호 제너레이터 및 유연 제어 핵심 기술 개발·제품화
- EMS 기반 헬스케어 및 의료용 중주파 전기 자극기 상용화

통계청의 2018년 사회지표 조사에 따르면 한국의 65세 이상 고령인구 비중은 14.3%이며, 2025년에는 20%를 초과할 것으로 전망하고 있다. 통계청은 이 지표를 토대로 대한민국이 고령사회에 진입했다고 발표했다.

인구 고령화는 사회의료 비용 확대와 맞물려 있다. 노인들의 만성질환 관리, 간병 서비스 수요 증가, 요양 병원 이용률로 관련 의료 비용이 증대하기 때문이다. 이러한 노령 인구의 부양비를 낮추려면 노인의 신체 기능 향상 및 유지에 도움이 되는 체계적인 의료 서비스가 필요하다.
노인들은 운동에 필요한 기본 체력과 근육이 이미 부족하다. 그렇기 때문에 일반적인 운동 방법으로는 노화에 따른 신체적 변화 중 하나인 근육 감소를 예방하기 어렵다. 이 때문에 현장에서는 재활환자 및 노인들을 대상으로 전기 근육자극 요법을 적용하여 근 손실을 최소화하는 방법이 활용하고 있다. 전기 근육자극 요법(Electrical Muscle Stimulation)은 관절이나 골격 등에 부담이 되는 도구 운동이 필요 없다는 장점이 있고, 근육에 전기 자극을 직접 가해 근육을 수축·이완함으로써 근육량을 증가시키고 근지구력을 향상시키는 운동 효과가 있기 때문이다.

근육이 감퇴되지 않도록 ESA를 매커니즘의 기기를 이용하여 국제우주정거장(International Sapce Station)에서 운동하는 우주인 모습
출처 : nasa.gov/mission_pages/station/research/news/wklysumm_week_of_18sep17.html

EMS라고 부르는 이 기술은 러시아 우주 항공산업에서 시작되었다. 우주에는 중력이 없어 운동을 통한 근육 강화법은 그 효과가 미비할 뿐 아니라 운동할 공간도 마땅치 않다. 이를 극복하려 러시아 우주항공 기술자들은 우주라는 제한적인 공간에서 근 손실을 방지하는 전기 자극요법, 즉 EMS를 발명했다. 이 전기 자극요법 덕에 근육량을 유지한 우주 비행사는 지구로 귀환한 이후 짧은 시간 안에 지구 중력에 적응할 수 있게 되었다.

하지만 이 기술에도 단점은 있다. 바로 전기 자극 시 발생하는 피부 저항과 통증이다. 전기 자극은 피부와 근육 사이에 존재 하는 통각을 거치며 피부로 흡수된다. 즉 전극의 자극 세기만큼 통증이 심해져 아프다. ㈜엠투웬티는 이미 러시아와의 기술 제휴로 저주파 및 중주파를 만드는 제너레이터 기술을 가지고 있었다. 그러나 인체의 특성에 맞게 이를 제어할 수 있는 기술이 필요했고, EMS 원천기술을 가진 러시아 측과 기술 협의를 하며 문제를 해결할 방법을 찾고 있었던 중 한국생산기술연구원 이재웅 박사 연구진에 기술적인 애로사항을 상담하며 한러 기술협력 사업에 참여하였다.

EMS 기반 재활 기기를 시장에 선보이려면 피부 저항에 따른 통증 해결, 효율적인 전극 신호제어, 유연구조 신호 설계가 반드시 선행되어야 한다. 한국생산기술연구원 이재웅 박사 측은 직접 모스크바를 방문하여 원천기술을 가진 러시아 연구진과 임상 실험부터 현지 사업화 방안까지 구체적으로 논의를 진행했는데, 전극 자극에 따른 피부 저항과 통점 극복에 가장 우선순위를 두었다. 아무리 좋은 효과가 있어도 사용하기에 고통스럽다면 제품으로 판매되기 어렵기 때문이다. 한국생산기술연구원 이재웅 박사와 ㈜엠투웬티 측은 러시아와의 협력을 통해 특정 중주파를 사용해 피부 저항을 최소화 하는 방식으로 제품 개발을 추진하였다.

이 방식은 피부 속 깊이 자리한 근육을 직접 자극 하는 효과도 있었다. 직접 자극이 아닌 간접적으로 자극하는 방식으로 근육 자극 신호를 효과적으로 전달할 수 있었기 때문이다. 더 나아가 이재웅 박사와 ㈜엠투웬티는 저주파와 중주파의 변조율을 조절하여 중주파의 침투 깊이와 저주파의 근육 자극까지 조절 가능한 전기 근육자극 신호 구현 기술과 임상 실험용 시제품 까지 개발하였다. 시제품에 대한 시장의 반응도 좋았다. EMS 기술을 적용에 대해 국내 유수 병원 및 수술 후 빠른 재활과 고령자의 안전한 신체 활동이 필요한 재활 병원·요양병원과 근 손실 예방 임상 업무 협약을 맺었다. 해외 유명 헬스케어 업체들의 제휴 연락도 잇따랐다. 유포리아 스타일링 (EUPHORIA STYLING), ㈜르네상스 등의 해외 법인과 유럽 및 일본 진출을 위한 진출 등을 논의했으며. 더욱이 원천기술을 가진 러시아 측에서도 ㈜ 엠투웬티가 개발한 고성능 EMS 장치를 수입하겠다는 의사를 밝혔다.