경희대 학생들이 ‘2023 LINC 3.0 캡스톤디자인 경진대회’ 대상과 우수상, ‘2023 LINC 3.0 산학연계 교육과정 영상콘텐츠 공모전’ 장려상을 받았다. 시상은 11월 8일(수)부터 3일간 열린 ‘2023 산학협력 엑스포(EXPO)’에서 진행됐다.

LINC 3.0 산학연계 교육과정 영상콘텐츠 공모전 장려상도
‘2023 산학협력 EXPO’에서 시상 및 작품 대중에 공개

경희의 산학협력 교육 성취가 대외 수상으로 이어지며 그 우수성을 인정받고 있다. 기계공학과 학생들로 구성된 Trai-knee(이지훈, 남기중, 윤정민(이상 18학번), 전세준(19학번) 학생, 지도교수: 이원구 교수)와 SPA월드(박성재, 최주형(이상 18학번), 지도교수: 김종우 교수)가 ‘2023 LINC 3.0 캡스톤디자인 경진대회’에서 대상과 우수상의 영예를 안았으며, 의상학과 오자윤(19학번) 학생은 ‘2023 LINC 3.0 산학연계 교육과정 영상콘텐츠 공모전’에서 장려상을 받았다.

특히, 경희대 학생들이 캡스톤디자인 경진대회에서 대상을 거머쥔 것은 이번이 처음이다. 두 대회는 교육부와 한국연구재단이 주최·주관한다. 시상은 11월 8일(수)부터 3일간 대전컨벤션센터에서 열린 ‘2023 산학협력 엑스포(EXPO)’에서 진행됐다. 수상 작품은 행사장에 전시돼 대중에게 공개됐다.

전공 활용해 메타버스 재활 기기, 로봇 산업 현장에 적용 가능한 기술 개발
캡스톤디자인 경진대회는 LINC 3.0 사업 수행대학에서 출품한 캡스톤디자인 작품을 심사해 최종 수상작을 가린다. 각 대학은 자체 심사를 거쳐 최대 두 팀을 추천할 수 있다. 올해는 LINC 3.0 사업 수행대학 76개교에서 130팀을 추천했다. 경희는 교내 캡스톤디자인 경진대회를 통해 Trai-knee와 SPA월드 두 팀을 선발했다.

Trai-knee는 ‘혼합현실 무릎 재활 장치(Mixed Reality Knee Health Unit; MR.KHU)’를 설계 및 제작했다. 캡스톤디자인은 사회적 문제를 주제로 한 학기 동안 해결책을 찾아가는 대표적인 산학협력 교과목이다. 학생들은 기계공학의 전공지식을 활용하면서 교과목의 취지에 부합하는 수중 재활용 보행 장치를 개발했다. 다상 유동 저항을 고려해 땅 위와 물속을 걷는 환경을 메타버스에 구현해 공간의 제약 없이 재활 훈련이 가능하도록 설계했다.

학생들은 메타버스 플랫폼에 실감형 요소를 추가해 기존 가상현실 플랫폼이 현실과 다르게 몰입도가 낮은 문제를 개선하고, 더 확장된 경험을 할 수 있는 메타버스 인터페이스 장치를 만들었다. 가상 환경의 유체 점도를 조절하면 물에서 진흙으로 환경을 바꿀 수 있어 재활뿐만 아니라 스포츠, 군사, 의료, 로봇 등의 분야로 확장이 가능하다. 결과물은 지식재산권 출원으로 이어졌다.

학생들은 캡스톤디자인 수업 이후에도 연구를 지속했다. 그 결과, 메타버스 인터페이스 장치의 적용 범위를 무릎 관절에서 고관절로 확장했다. 가상 환경의 유체 높이도 무릎에서 허리까지 확대해 완성도를 더욱 높였다.

Trai-knee가 개발한 혼합현실 무릎 재활 장치 개념도(그림 A)와 SPA월드가 개발한 좌굴의 발생 방향 설정이 가능한 가변강성 소프트 조인트 시제품(그림 B)

SPA월드는 ‘좌굴(Buckling)의 발생 방향 설정이 가능한 가변강성 소프트 조인트’ 작품을 선보였다. 인간과 로봇의 상호작용을 필요로 하는 작업이 늘어남에 따라 단단한 소재 대신 실리콘처럼 부드럽고 유연한 소재를 활용한 소프트 로봇에 대한 수요가 증가하고 있다. 하지만 소프트 로봇은 재료적 특성으로 강성을 만들어 내는 데 한계가 있다. 학생들은 복원력이 뛰어난 소프트 재료의 좌굴을 반복적으로 사용해 그 한계를 극복했다.

좌굴은 재료가 영구적으로 변형·파손되는 현상을 말하는데, 강성이 높은 재료에서 쉽게 일어난다. 학생들은 소프트 재료에 사전 변형을 가해 좌굴을 발생시켰다. 이를 통해 구조를 변화시켜 가변강성이 가능한 메커니즘을 설계해 부드럽고 연속적인 움직임을 만들어 내는 소프트 조인트를 제작했다. 이 소프트 조인트를 여러 개 이용하면 외력에 민감한 물체를 집거나 옮길 수 있는 그리퍼(Gripper), 매니퓰레이터(Manipulator)로 사용할 수 있다.

‘2023 LINC 3.0 캡스톤디자인 경진대회’에서 대상을 받은 (사진 왼쪽부터) 남기중, 전세준, 윤정민, 이지훈 학생.

LINC 3.0 사업단 재료비, 시제품, 3D 프린터 등 지원
오자윤 학생은 LINC 3.0 산학연계 교육과정과 이를 통해 배운 점을 영상에 담아 출품했다. 그는 의상학과에서 스튜디오 랩(STUDIO LAB)과 산학협력으로 진행하는 캡스톤디자인(지도교수: 유신정 교수)을 수강했다. 스튜디오 랩은 산학협력 과제로 폐의류를 재활용한 B2C(기업-소비자 거래) 상품 개발을 과제로 제시했다. 학생들이 패스트패션으로 인한 의류 쓰레기 문제를 고민하고, 해결 방안을 모색하도록 한 것이다.

박준형(17학번) 학생과 팀을 이뤄 과제를 수행한 오자윤 학생은 스튜디오 랩의 AI 기술인 딥 스캔(Deep Scan)을 활용해 폐의류를 소재별로 분류한 후, 폴리에스터 원단만 추려서 녹여 단추, 명함꽂이, 트레이와 같이 일상에서 유용하게 사용하는 물건을 만들었다. 이렇게 만든 단추와 재생 폴리에스터 원단, 폴리에스터 실로 파우치도 제작했다. 이 파우치는 단일소재로 만들었기 때문에 나중에 버려지더라도 쉽게 다시 재활용할 수 있다.

오자윤 학생은 “폐의류가 폐기물로만 남지 않고 가치 있는 상품으로 재탄생할 수 있도록 의류 소재별 분류 배출을 활성화하고, 재활용 방법을 다양하게 고민하는 노력이 필요하다는 점을 배웠다. 이는 패션기업만의 문제가 아니라 옷을 입고 버리는 우리 모두의 사회적 책임이라는 인식을 갖고 접근해야 한다는 생각이 들었다”고 말했다.

LINC 3.0 사업단은 캡스톤디자인 활성화와 학생들의 실전 문제해결 능력 배양을 위해 다양한 방면에서 지원하고 있다. 학생들의 실험·실습 재료와 시제품 제작은 물론 학과 단위의 기자재, 네트워크 구축을 지원한다. 경희는 LINC+ 사업 수행 당시였던 2018학년도 1학기부터 매 학기 캡스톤디자인 경진대회를 개최하고 있다. 다수의 수상자가 교내를 넘어 교육부가 주최하는 캡스톤디자인 경진대회에서 수상하는 쾌거를 거뒀다.

글 오은경 oek8524@khu.ac.kr
사진 LINC 3.0 사업단 제공

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