연구 및 임상 성과

Author: Inigo Sanz-Pena, Sabrina Sullivan, Prakyath Kantharaju, Jaeha Yang, Dimuthu K. Arachchige, Giuk Lee, Myunghee Kim

Corresponding authors: Giuk Lee, Myunghee Kim

Journal: IEEE Transactions on Biomedical Engineering

Published date: 2026.04
Link: https://ieeexplore.ieee.org/document/11494506

DOI: 10.1109/TBME.2026.3684355

 본 연구는 발목 부상 회복 과정에서 흔히 착용하는 워킹 부츠(Walking Boot)가 보행 에너지 소모와 보행 패턴에 미치는 부담을 줄일 수 있는지 확인하기 위해 진행되었습니다. 연구진은 건강한 성인 12명을 대상으로 워킹 부츠를 착용하게 하여 발목 부상 회복 상황을 모사했으며, 이 조건에서 무동력 고관절 엑소수트(passive hip exosuit)의 보조 효과를 실험했습니다. 실험은 엑소수트 미착용 조건, 엑소수트 착용 후 훈련 전 조건, 강제 탐색 보행 훈련 조건, 훈련 후 엑소수트 착용 조건 등으로 구성되었습니다. 연구에 사용된 무동력 고관절 엑소수트는 고관절이 뒤로 펴지는 신전 동작에서 탄성 에너지를 저장하고, 고관절이 앞으로 접히는 굴곡 동작에서 이를 방출하여 다리를 앞으로 들어 올리는 움직임을 보조하는 방식으로 작동했습니다.

 연구 결과, 강제 탐색 보행 훈련 이후 엑소수트를 착용했을 때 보행 대사 에너지 비용이 훈련 전 대비 약 6.2% 감소한 것으로 나타났습니다. 또한 엑소수트를 착용하지 않은 조건과 비교했을 때도 훈련 후 약 3.5%의 대사 비용 감소가 확인되었습니다. 이는 단순히 엑소수트를 착용하는 것만으로 즉각적인 효과가 발생한다기보다, 사용자가 보행 훈련을 통해 장치의 보조력을 활용하는 방법을 익혔을 때 에너지 절감 효과가 더 뚜렷해진다는 점을 보여줍니다. 보행 훈련 이후 참가자들은 보폭, 보행 빈도, 보행 폭 등을 각자 다른 방식으로 조정하는 양상을 보였습니다. 이는 워킹 부츠와 엑소수트 착용 환경에서 개인별로 가장 효율적인 보행 전략을 찾아가는 과정으로 해석됩니다. 연구진은 무동력 고관절 엑소수트와 강제 탐색 보행 훈련이 워킹 부츠 착용으로 인한 신체적 부담을 줄이고, 향후 발목 부상자의 스포츠 재활 및 보행 회복 과정에 활용될 가능성이 있다고 결론 내렸습니다.

This study was conducted to examine whether a passive hip exosuit could reduce the burden that a walking boot commonly worn during ankle injury recovery places on walking energy expenditure and gait patterns. The researchers recruited 12 healthy adults and asked them to wear a walking boot to simulate the recovery phase of an ankle injury. Under this condition, they evaluated the assistive effects of a passive hip exosuit.

The experiment included several walking conditions, including walking without the exosuit, walking with the exosuit before training, enforced exploration walking training, and walking with the exosuit after training. The passive hip exosuit used in the study was designed to store elastic energy during hip extension and release it during hip flexion, thereby assisting the forward movement of the leg.

The results showed that, after enforced exploration walking training, wearing the exosuit reduced the metabolic cost of walking by approximately 6.2% compared with the pre-training condition. In addition, compared with the no-exosuit condition, the post-training exosuit condition showed an approximately 3.5% reduction in metabolic cost. These findings suggest that the benefit of the exosuit does not come simply from wearing the device, but becomes more apparent when users learn how to take advantage of its assistance through gait training.

After training, participants adjusted their gait in different ways, including changes in step length, step frequency, and step width. This can be interpreted as a process in which each participant explored and found a more efficient walking strategy while wearing both the walking boot and the exosuit. The researchers concluded that a passive hip exosuit combined with enforced exploration walking training may help reduce the physical burden caused by wearing a walking boot and may have potential applications in sports rehabilitation and gait recovery for individuals with ankle injuries.

Funding information: 

MSIT, Ministry of Science and ICT, Korea

• High-Potential Individuals Global Training Program
• Grant No. 2021-0-01538
• Institute for Information & Communications Technology Planning & Evaluation, IITP 관리

MOTIE, Ministry of Trade, Industry & Energy, Korea

• Industrial Strategic Technology Development Program
• Grant No. 20007058