인간 증강과 아두이노 기술
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인간 증강과 아두이노 기술
  • 선연수 기자
  • 승인 2019.06.14 17:12
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[테크월드=선연수 기자] 

 

 

아두이노(Arduino) 단일 보드 마이크로컨트롤러는 2000년대 초반, 학생들과 DIY 작업자(DIYer, Do-It-Yourselfer)를 위해 만들어졌다. 하지만, 이제는 점점 더 많은 사람들이 상업적으로 활용하기 위해 개발하고 있으며, 특히 의수나 의족과 같은 보철 분야나 인간 증강(Human Augmentation) 분야에서 이미 표준 구성요소 중 하나로 자리 잡고 있다. 마이크로칩 테크놀로지나 자회사인 아트멜(Atmel)과 같은 마이크로컨트롤러 제조업체들은 아두이노에 기반하거나 호환되는 하드웨어 제품을 지속적으로 선보이고 있다. 이런 노력에 힘입어 아두이노 기술은 통합 솔루션을 구성해 나가고 있으며, 이는 다음과 같은 장점을 제공한다.

▲플러그인(Plugin), C++ 라이브러리를 활용해 확장될 수 있으며, USB 포트를 통해 장치의 펌웨어를 플래싱하는 명령을 포함하는 사용이 용이하고 정교한 프로그래밍 언어(아두이노 C)

▲플러그인으로 확장할 수 있는 통합개발환경(IDE, Integrated Development Environment)

▲다양한 분야의 유∙무상 지원자로 구성된 커뮤니티를 통해 제안된 수정사항

▲CCL(Creative Commons License)에 따라 수많은 계획과 사양으로 선보이고 있는 오픈소스 하드웨어∙소프트웨어로 인한 제품 개발과 시장 출시 시간의 단축

 

아두이노 활용을 통한 비용 절감

널리 사용되는 아두이노 Mega 2560 Revision 3 컨트롤러 보드와 같은 아두이노 보드는 비용이 저렴하다. 마이크로칩의 아트멜 ATmega2560 8비트 마이크로컨트롤러(MCU)에 기반한 Mega 2560은 복잡한 프로젝트를 위해 설계된 제품이다. 이는 54개의 디지털 I/O 핀(Pin), 16개의 아날로그 인풋(Input), 사용자의 스케치를 위한 넓은 공간 등의 장점으로 3D 프린터와 로보틱스 프로젝트용으로 추천되는 보드이며, 고객 맞춤형 부품을 저렴하게 제작할 수 있다.

아두이노 기술을 이용해 장비를 만들 경우, 기존의 특허표준을 활용하는 것보다 비용을 10분의 1로 절감할 수 있다. 오픈소스 로봇 외골격 개발을 시도하는 프로젝트인 ALICE는 1000달러보다 저렴한 가격으로 제품을 판매할 계획이며, 다른 회사가 판매하는 유사 제품의 가격은 이보다 약 80배 더 높다. 비용이 이보다 조금 더 올라간다고 하더라도, 아두이노에 기반한 보철은 저소득층이나 전쟁으로 황폐해진 개발 도상국에 적합하다. 또한, 개발을 위한 재정적 벽을 낮출 수 있음을 의미한다.

이같은 장점을 고려해보면, 아두이노 기반 보철과 인간 증강 장치가 모든 수준의 경험과 전문 지식을 바탕으로 제작되는 것은 놀랄 일이 아니다. 동호회 사이트와 같은 가장 단순한 수준에서는 열 감지와 접촉 감지에 대한 보철 펜 홀더와 센서를 제공하는 정도이며, 최근 진행된 킥스타터(Kickstarter) 프로젝트 중에는 학생들이 적합한 로봇 외골격을 설계할 수 있도록 키트 제작 기금을 마련한 사례도 있다.

아두이노 웹사이트는 차량 와이퍼(Windshield wiper) 모터로 제작된 보조 기능의 외골격 팔을 언급하고 있다. 이는 아두이노 보드로 제어되며 100달러의 비용으로 제작할 수 있다고 밝혔다. 이외에도 교사가 강의 계획과 수업 프로젝트를 공유하는 Instructables.com, DIYer를 위한 사이트 Hackaday.io에서도 다양한 프로젝트를 찾아볼 수 있다. 이는 10년 전 아두이노 기술이 등장하기 전에는 상상할 수 없는 일이다.

 

 

아두이노의 상업적 이용

상업적인 단계에서, 아두이노에 기반한 장치는 더욱 정교하게 작동하며, 사지 절단 장애인을 위한 보철이나 외골격 개발 외에도 다양한 방면으로 활용 범위가 확장되고 있다.

2015년 공상 과학 소설과 기술 회의가 통합된 행사인 Penguincon에서 알버트 마네로(Albert Manero)는 ‘Myo-electrics’ 시스템의 오픈소스 프로젝트를 공개했다. 이는 센서를 이용해 사용자의 여분 근육과 신호를 주고받는 시스템이다. 이를 대신해, 아두이노 보철이 외부 BCI(Brain Control Interface)로 작용함으로써 헤드셋이나 헤드 밴드로 착용한 EEG(Electroencephalography)를 사용해 보철과 신호를 주고받을 수도 있다. MIT 미디어 랩의 게르손 드블론(Gershon Dublon)과 조셉 A. 파라디소(Joseph A. Paradiso)는 5년이 넘도록 시각장애인을 위한 아두이노 프로젝트인 Tongueduino를 진행해 왔으며, 이는 혀에 부착된 전극 그리드가 공간·방향 데이터를 제공하는 기술이다.

 

이반 오웬이 2011년에 제작한 꼭두각시 손 ‘Large Mechanical Hand’

 

e-Nable은 모든 레벨에서 아두이노 기반 보철과 인간 증강 센터를 개발하려고 많은 노력을 거듭해왔다. e-Nable은 창립자 이반 오웬(Ivan Owen)이 2011년 사이버 펑크 대회에서 착용할 꼭두각시 손을 개발하고, 제작 과정이 담긴 비디오를 온라인에 게시하면서 시작됐다. 이 비디오를 본 장애인들은 본인들을 위해 비슷한 장치를 요구했으며, 이는 구글(Google) 그룹의 프로젝트로 발전하게 됐다.

현재 e-Nable은 2000여 개의 장치를 개발한 7000명의 회원을 보유하고 있으며, 이 장치들은 대부분 아두이노 기술을 바탕으로 제작된 제품들이다. e-Nable의 사이트에는 일반적인 포럼을 비롯해, 설계도, 블로그, 독특한 프로젝트 기사, 자원 목록, 전 세계 지부의 기금 모금 프로젝트 등의 정보를 제공하고 있다. 사이트의 ‘About Page’에선 회원들을 제조사, 초보 기술자, 예술가, 디자이너, 인도주의자, 교사, 부모, 어린이, 엔지니어, 작업 치료사, 의료 전문가, 박애주의자, 투자자, 일반인 등으로 표현하고 있다. 이는 오픈소스 기술과 특히 아두이노 기술이 얼마나 다양하게 사용됐는지를 보여주는 목록과 같다.

 

오픈소스로서의 가치

아두이노에 기반한 보철과 인간 증강 장치의 개발은 결과를 나타내기 시작했다. 그러나 아직 많은 프로젝트들이 의학적인 인증을 받기 위해 노력 중이다. 이런 노력들이 모두 성공으로 이어질 순 없으나, 오픈소스로서 다른 사람들에게 필요한 자료가 될 수 있다. 아두이노 기술은 이미 다양한 분야에 영향을 미쳐왔으며, 앞으로도 수년간 활용이 계속될 것이다.

 

글: 브루스 바이필드(Bruce Byfield)

자료제공: 마우저 일렉트로닉스

 


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