1. 수행배경

• 우리 사회는 빠르게 고령화되고 있다. 국민건강보험공단에 따르면 2018년부터 2022년까지 65세 이상 인구수는 761만 1,770명에서 937만 7,049명까지 23.2% 증가하였다. 고령 인구의 증가는 곧 노화로 인한 근력 저하, 낙상 후 회복 지연, 퇴행성 관절염 등으로 보행에 어려움을 겪는 어르신들이 늘어나고 있음을 의미한다. 
• 인대의 염좌나 뼈의 파열과 같은 근골격계 손상은 조직의 특성상 회복 속도가 느려 치료 기간이 길고, 재활 과정 또한 마찬가지로 장기간 소요된다. 특히 노인의 경우 낙상으로 인한 골절은 근육 감소 현상(Sarcopenia)을 동반하며 여러 합병증을 유발하기도 한다. 실제로 최근 연구 결과에 따르면 100세 이상 노인의 낙상 후 고관절 골절 수술은 39% 이상의 사망률로 이어진다고 한다. 이러한 중증 환자나 고령의 골절 환자의 재활은 체계적이고 장기간으로 이루어져야 하지만, 대한중환자재활학회의 최신 조사에 따르면 현재 재활 치료의 여건이 녹록지 않음을 보여주며, 이에 따른 하반신 재활 기기의 필요성 또한 꾸준히 커지고 있다.
• 재활 치료는 일반적으로 병원이나 재활 센터에서 물리치료를 받는 방식이지만, 경제적 부담이 클 뿐 아니라 거동이 불편한 어르신들에게는 병원 접근 자체가 어려운 경우도 많다. 재활은 본질적으로 많은 인력과 시간이 필요하지만, 건강보험 수가의 미비, 전문 인력 부족, 재활 장비 부족 등의 현실적인 제약이 치료 환경의 한계를 드러내고 있다. 보건복지부는 2020년 12월 21일부터 시작해 3년간(→2026년12월31일까지 연장) 「재활환자 재택의료 시범사업」을 시행 중이다. 해당 사업은 고관절·슬관절·족관절 치환술 및 하지 골절 수술 후 집중 재활 치료 이후 지속적인 관리가 필요한 환자를 대상으로, 자택에서 안전하게 회복할 수 있도록 의사, 간호사, 물리치료사로 구성된 재택의료팀이 방문 또는 비대면 모니터링을 통해 관리한다. 그러나 고관절 파열 수술 후 추천되는 재활기간이 6개월 이상임을 고려할 때, 해당 시범 사업의 90일 서비스는 환자의 완전한 회복을 위해서는 턱없이 부족하다. 또한 인력 확보의 어려움, 이에 대한 적절한 보상 체계의 부재, 재활 기간을 충분히 반영하지 못한 제도적 한계는 실질적인 재택 재활 서비스 확산에 걸림돌로 작용하고 있다.  

2. 수행기간

• 5월: 배경지식 학습
• 6월: 작품 설계 및 해석
• 7월: 작품 설계 및 해석, 재료 구매, 작품 제작
• 8월: 재료 구매, 작품 제작, 작품 점검 및 수정
• 9월: 작품 점검 및 수정, 발표 영상 제작

3. 개발작품 설명

• "재활력!"은 단순한 구조와 가벼운 무게를 갖추어 일반 가정에서도 병원이나 재활 센터와 같은 수준의 재활 운동이 가능하다는 점에서 의의가 있다.  특히 이 기기는 보행 재활을 하기 이전 단계인 기립 재활을 보조할 뿐만 아니라,  “다리 뻗어 들어올리기”, “침대를 이용한 무릎 구부리기 운동” 등과 누운 상태에서 수행하는 다양한 하반신 재활 운동도 지원할 수 있어 하나의 기구로 여러 부위의 재활을 돕는다. 또한 단순히 재활 운동을 보조해주는 데 그치지 않고, 사용자 피드백에 따라 단계별로 강도를 조절함으로써 보다 효과적인 훈련이 가능하며, 궁극적으로는 "재활력!"을 이용한 가정에서의 재활 치료와 외래 진료만 병행해도 완치까지 도달할 수 있도록 한다. 사용자가 주로 고령층인 만큼, 리모컨을 이용해 간단하게 조작할 수 있도록 하였다.
• 본 작품은 종아리, 허벅지, 골반, 허리를 각각 얇은 판으로 지지해 쉽게 착용할 수 있으며, 불편함이 없도록 설계하였다. 무릎 관절과 골반 관절 부위에는 기어드 모터를 부착해 회전이 가능하도록 하였고, 벨크로 끈과 슬라이드 방식을 이용해 둘레와 길이를 조절할 수 있게 하였다. 또한 운동에 방해되지 않도록 배선을 정리하고,  PE 폼을 붙여 착용감을 높였다.  
• 총 4개의 모터는 아두이노를 통해 동시에 필요한 방향으로 회전하도록 제어하였다. 사용자가 가하는 약간의 힘에 모터 출력을 보태어 앉은 상태에서 기립하거나, 누운 상태에서 재활 운동을 수행할 수 있으며, 역방향 작동으로 기립 후 다시 초기 자세로의 복귀도 가능하다. 더불어 재활 단계가 높아질수록 모터 출력이 점차 감소해 사용자를 보조하는 힘이 줄어들고, 점진적으로 사용자가 스스로 움직일 수 있도록 유도한다.

4. 활용방안

• 본 기기는 하체의 주요 근육인 대퇴사두근과 슬굴곡근의 근력을 강화하고, 슬관절과 고관절 등 핵심 관절의 운동 범위를 회복하여 전반적인 신체 기능을 향상시키는 데 효과적이다. 본 기기를 활용한 지속적인 운동은 정상적인 보행 패턴의 재학습을 지원하며, 체중 이동과 균형 감각을 높여 낙상 위험을 줄이는 데에도 크게 기여한다. 또한 장기적이고 규칙적인 사용을 통해 심폐 기능이 개선되어 전반적인 지구력과 체력을 증진되며, 결과적으로 일상생활에서의 활동 능력이 크게 향상된다. 더 나아가 재활 운동으로 강화된 근력가 균형감은 걷기, 계단 오르기 등 일상적인 자립 활동을 가능하게 하여 환자의 독립성을 높이고 삶의 질 향상에 보탬이 된다.
• 본 기기를 통해 환자들은 가정에서 안전하게 반복적인 다리 움직임과 균형 훈련을 통해 재활을 이어갈 수 있다. 이를 통해 병원이나 재활 센터 방문 횟수를 줄일 수 있고, 상대적으로 저렴한 비용으로 보다 긴 재활 기간을 확보할 수 있다는 장점이 있다. 이는 재활에 있어 환자들의 시간적·경제적 부담을 줄일 뿐 아니라, 스스로재활을 지속할 수 있는 환경을 제공한다. 
• 또한 장치와 연동되는 휴대폰 앱을 개발해 표준화된 재활 프로그램을 제공하고, 실시간 모니터링 기능 등 디지털 기술을 접목하여 재활 과정을 더욱 체계적이고 효율적으로 관리할 예정이다. 이를 통해 고령자뿐 아니라 수술 후 회복 중인 일반 성인, 관절 통증으로 인해 운동이 제한된 중장년층 등 다양한 사용자층으로 확대 적용해 폭넓게 활용될 수 있도록 할 것이다.