로봇 인공 근육은 생체 모방 운동을 생성할 수 있는 인공 근육의 하위 범주입니다. 이러한 로봇 시스템은 고유한 유연성, 출력 대 중량비 등 다양한 요소를 활용하여 광범위한 동작을 수행할 수 있습니다. 제어 방식, 모델링 및 제작 기술의 발전으로 인해 이러한 유형의 인공 근육은 다양한 응용 분야에서 활용될 잠재력을 가지고 있습니다. 의료 기기나 스마트 섬유 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며, 이는 산업 분야 전반에 걸쳐 시장 성장을 촉진했습니다. 로봇 인공 근육 시장은 2022년부터 2030년까지 연평균 17.4%의 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다.

당뇨병 및 기타 질병의 유병률 증가로 인해 의족 수요가 급증하면서 시장 점유율이 크게 증가했습니다. 국제당뇨병연맹에 따르면 2019년 기준 20~79세 성인 약 4억 6,300만 명이 당뇨병을 앓고 있으며, 2045년에는 7억 명으로 증가할 것으로 예상됩니다. 많은 당뇨병 환자는 발 궤양 발생 위험이 높으며, 이는 종종 절단으로 이어집니다. 또한 미국 절단장애인연합(Amputee Coalition of America)에 따르면 혈관 질환은 하지 절단의 주요 원인으로 꼽힙니다.

시장 상황은 어떻습니까?

전 세계 로봇 인공 근육 시장은 인공지능 기술 연구 개발 활동의 발전과 투자에 힘입어 성장하고 있습니다. 이는 절단 장애인의 삶의 질 향상을 목표로 하며, 기술적으로 진보된 제품 생산으로 이어졌습니다. 시장 성장을 뒷받침하는 또 다른 요인은 산업용 액추에이터로서의 응용 분야이며, 이는 로봇 인공 근육 시장의 급격한 성장을 견인하고 있으며, 예측 기간 동안에도 상당한 성장이 예상됩니다. 시장은 다음과 같은 세그먼트로 세분화될 수 있습니다

유형별 

• 압전 액추에이터
• 전기활성 고분자(EAP) 액추에이터
• 형상 기억 고분자(SMP) 액추에이터
• 연성 유체 액추에이터
• 기타

재료별 

• 이온 EAP
• 전도성 고분자(CP)
• 탄소 나노튜브(CNT)
• 전기활성 젤
• 기타

작동 메커니즘을 통해

• 전기장 구동
• 열 구동
• 공압 작동
• 기타

애플리케이션 별 

• 그리퍼 및 매니퓰레이터
• 걷는 로봇
• 생체모방 로봇
• 휴머노이드 로봇
• 의료용 로봇
• 자체 재구성 가능 로봇
• 웨어러블 및 보조 로봇
• 기타

앞서 언급한 요인들과 더불어 로봇 인공 근육이 제공하는 경량성, 유연성, 빠른 반응 속도, 조용한 작동 등의 이점은 시장에서 상당한 수익을 창출하는 원동력이 됩니다. 그러나 이러한 근육과 관련된 높은 비용은 예산 문제로 이어집니다. 또한 숙련된 인력에 대한 필요성도 투자 비용을 증가시켜 시장 성장을 다소 저해하는 요인이 됩니다.

압전 액추에이터는 높은 효율성, 고속 및 높은 응력, 그리고 탁월한 위치 정밀도 덕분에 다양한 유형의 로봇 인공 근육 액추에이터 중에서 가장 큰 시장 점유율을 차지하고 있습니다. 재료별로는 정전기력을 이용하여 높은 변형률과 응력을 발생시키고 다양한 응용 분야에 활용될 수 있는 고분자 소재가 시장을 주도하고 있습니다. 모든 응용 분야 중에서 생체모방 로봇은 로봇, 전동 외골격, 산업용 액추에이터 등 광범위한 분야에서 활용도가 높아 시장에서 상당한 비중을 차지하고 있습니다.

시장 지역 분석 결과, 유럽이 과학 기술 분야의 성과와 연구 개발 노력의 상당한 진전에 힘입어 시장을 주도하고 있는 것으로 나타났습니다. 예를 들어, 아르키메아 인제니에리아(Arquimea Ingeniería)에서 개발한 STAMAS는 혁신적인 로봇 손과 다리를 제작하는 프로젝트입니다. 이 프로젝트는 형상 기억 합금(SMA)과 전기 활성 고분자(EAP) 액추에이터를 사용하여 우주 비행사가 미세 중력의 영향을 극복하고 손가락 움직임을 향상시키는 데 도움을 줍니다. 또한, 연구진은 열에 반응하여 늘어나고 수축하는 강력한 인공 근육을 개발하여 로봇 인공 근육 시장의 흐름을 바꾸어 놓았습니다. 일본, 미국 등 다른 지역도 시장 성장에 크게 기여하고 있습니다. 미국 매사추세츠 MIT의 연구진은 뛰어난 신축성과 무게 들어올리기 능력을 갖춘 인공 근육을 개발했습니다.

이윤 추구를 위한 탁월한 제품 개발에는 불확실성을 최소화하고 성장을 극대화하는 것이 필수적입니다. 로봇 인공 근육 개발에는 Össur, KAIST의 기능적 길항 나노공학 창의연구센터, Ottobock, Ohio Willow Wood Company, Liberating Technologies, Inc., Proteor, Chas. A. Blatchford & Sons Ltd., Environmental Robots Incorporated (ERI), RSL Steeper Group Ltd. 등 여러 주요 기업이 참여하고 있습니다.

경쟁사들은 무엇을 하고 있을까요?

• 리버레이팅 테크놀로지스(Liberating Technologies, Inc.)는 상지 의수 개발 및 공급 전문 기업입니다. 이 회사는 팔꿈치 아래 절단 환자에게 지지력과 조작성을 제공하는 바리그립(VariGrip) 의수를 개발 및 제조했습니다. 또한, 팔꿈치 위 절단 환자를 ​​위해 특별히 설계된 보스턴 디지털 암 시스템(Boston Digital Arm System)도 개발했습니다. 리버레이팅 테크놀로지스는 오랜 기간 동안 모든 연령대를 위한 의수를 개발해 왔습니다.
• KAIST 기능적 길항 나노공학 창의연구센터의 연구진이 MXene 소재를 합성 고분자와 이온 결합시킨 로봇 근육을 개발했습니다. 이 조합은 유연성을 제공하면서도 근육의 강도와 전도성을 유지합니다.
• Environmental Robots Incorporated(ERI)는 생체모방 나노 센서 및 나노 액추에이터, 인공 근육, 과학 키트 등을 개발하는 세계적인 선도 기업입니다. ERI는 전기활성 고분자 기술을 널리 알리기 위해 비용 효율적인 수축성 고분자 인공 근육 과학 키트를 개발했습니다. 이 키트의 목적은 연구원, 학생, 엔지니어 및 과학자들에게 화학적으로 활성화되는 고분자 기술에 대한 인식을 확산하는 것입니다.