㈜위스피온 · TIPS R&D 과제 S3276452

Roomfit 성능목표 시험 항목·방법 설명

협약된 성능목표 7개 중 제3자 검증이 필요한 4개 항목(#4 제어기 전원전압 안정성, #5 이상동작 감지 반응속도, #6 신장성/단축성 부하 비, #7 작동 내구)에 대해 협약 평가방법, 2024년 수행 방법과 데이터, 재검증 시 수행 조건을 정리한 기술 문서입니다.

v0.3 초안 2026-09-17 작성: ㈜위스피온
과제
TIPS R&D 「디지털 피트니스 머신을 위한 고출력밀도 액츄에이터 및 제어 시스템 개발」, 협약기간 2022-04-01 ~ 2024-09-30
평가 의견
2024-12 최종평가: #4·#5·#6은 "자체평가로 달성도 확인 불가, KETI 또는 KOLAS 인정시험기관의 평가를 통한 객관적 증빙 필요", #7은 "협약 시 평가방법 준수 필요"
문서 범위
각 항목의 측정 대상·측정량·협약 평가방법·2024년 수행 방법·재검증 시 수행 조건. 시험 수행 주체나 성적서 발행 형태는 이 문서에서 다루지 않습니다.
시험 시료
Roomfit 완제품(외장 케이스를 벗긴 베어 섀시 상태). 부하 생성 장비는 위스피온 보유 부하 시험 장비(4절).

1시험 대상 제품

Roomfit은 전기 모터로 케이블 저항을 만드는 가정용 웨이트 트레이닝 머신입니다. 좌·우 다이렉트 드라이브 모터 2대가 각각 케이블 스풀을 직접 구동하며(감속기 없음), 두 모터는 하나의 DC 링크(배터리, 공칭 약 57 V)를 공유합니다. 사용자가 케이블을 당기면 모터가 저항 토크를 내고, 놓으면 케이블을 되감습니다. 부하(kg)는 제어 소프트웨어가 설정합니다.

Roomfit 완제품
완제품 외관. 플랫폼 양쪽에서 케이블이 나옵니다.
케이블 운동 장면
케이블 왕복 운동. 당길 때와 놓을 때 모두 모터가 부하를 만듭니다.
내부 구조
내부. 좌·우 모터, 스풀, 제어보드.
최대 부하
120 kg (좌우 합, 한쪽 60 kg)
모터
2 대 · Direct Drive
DC 링크
≈ 57 V (배터리)
측정 대상 현상(전압 리플, 부하 해제 응답, 방향별 부하 차이)은 케이블을 당겼다 놓는 왕복 동작 중에 나타납니다. 단방향 연속 회전에 브레이크를 거는 일반 다이나모미터로는 이 동작이 재현되지 않아, 2024년에는 #4·#5·#6을 자체 수행했습니다.

2성능목표 7개와 2024년 결과

수치는 전 항목 목표를 만족했습니다. 평가에서 지적된 것은 #4·#5·#6의 측정 주체(자체)와 #7의 평가방법(협약과 상이)입니다.

#항목목표실측측정 주체 (2024)평가 결과
1액츄에이터 출력밀도≥ 200 W/kg279 W/kgKETI 성적서인정
2토크 리플≤ 5 %2.64 %KETI 시험 데이터 + 자체 산출인정
3완제품 소음≤ 55 dBA54.5 dBA자체 (협약상 자체)인정
4제어기 전원전압 안정성리플 ≤ 20 %12.0 %자체확인 불가
5이상동작 감지 반응속도≤ 1 초0.313 초자체확인 불가
6신장성/단축성 부하 비0.7 ~ 1.5 배0.637 ~ 1.541자체확인 불가
7작동 내구25,000 cycle미수행필드 사용 기록으로 대체방법 준수 필요
2024-12-27 최종평가 의견 (원문) "제어기 전원 전압, 이상동작 반응속도, 신장성 단축성 부하 비 항목은 자체평가로 달성도 확인 불가. 협약 시 계획대로 KETI 또는 KOLAS 인정시험기관의 평가를 통한 객관적 증빙 필요. 작동 내구 항목 또한 협약 시 평가방법 준수 필요."

실측값은 2024년 최종보고서 별첨(기술개발목표 증빙)의 실측표 기준입니다. #6은 본문 요약(0.625~1.6)과 별첨 실측표(0.637~1.541)에 표기 차이가 있어 실측표 값을 사용했습니다.

3항목별 시험 방법

각 항목을 ① 측정 대상과 측정량 → ② 협약서의 평가방법(원문) → ③ 2024년 수행 방법과 데이터 → ④ 재검증 시 수행 조건 순으로 정리했습니다.

4

제어기 전원전압 안정성

목표 리플 ≤ 20 %2024 실측 12.0 %
측정 대상
좌·우 모터가 동시에 부하를 낼 때 DC 링크(배터리) 전압이 변동하는 정도
측정량
DC 링크 전압의 peak-to-peak 리플 ÷ 평균값 (%)
협약 평가방법
"당길 때, 풀릴 때의 DC link 전압 파형 측정" — 상온, 부하 및 속도 각 5 point

2024년 수행 방법

#4 측정 환경
측정 환경. 베어 섀시 시료와 오실로스코프.
DC 링크 전압 파형
DC 링크 전압 파형(pk-pk·mean 자동 측정).

2명이 좌·우 핸들을 잡고 메트로놈 템포에 맞춰 데드리프트 동작을 하는 동안, 배터리 단자에 전압 프로브를 연결해 오실로스코프로 pk-pk와 평균값을 측정했습니다. 부하 5단계(총 10/30/60/90/120 kg) × 속도 5단계(40/60/80/100/120 bpm)로 정리했으며, 원자료상 실제 계측은 40/80/120 bpm 3수준이고 60/100 bpm은 보간값입니다. 최댓값은 120 kg·120 bpm에서 12.0 %였습니다.

속도 \ 부하10 kg30 kg60 kg90 kg120 kg
40 bpm0.81.53.03.84.7
60 bpm (보간)0.92.23.75.26.3
80 bpm1.02.94.46.67.8
100 bpm (보간)1.33.35.68.29.9
120 bpm1.63.76.89.812.0

단위 %. 2024년 최종보고서 별첨 실측표.

리플 등고선
부하·속도에 대한 리플 분포(별첨). 부하가 크고 빠를수록 리플이 커집니다.

2024년 방법에서 제3자 확인이 어려운 부분

  • 동작 속도와 좌·우 동기를 사람이 만들어 동일 조건을 재현할 수 없습니다. 리플은 순간 전력(토크 × 각속도)과 좌·우 피크의 중첩에 따라 달라집니다.
  • 속도 5수준 중 2수준이 보간값입니다.
  • 배터리 상태(SOC·온도)가 통제 변수로 기록되지 않았고, 계측기 교정 이력이 첨부되지 않았습니다.

재검증 시 수행 조건

  • 부하 시험 장비(4절)로 좌·우 케이블을 규정 부하·속도로 동기 왕복 구동합니다. 조건이 수치로 지정되어 반복 재현이 가능합니다.
  • 부하 5 × 속도 5 = 25 포인트 전량 실측(보간 없음).
  • 계측: DC 링크 전압 파형 1채널(필요 시 DC 전류 동시 기록). 교정 이력이 있는 계측기 사용.
  • 배터리 SOC·온도, 모터 온도를 포인트별로 기록합니다.
5

이상동작 감지 반응속도

목표 ≤ 1 초2024 실측 0.313 초
측정 대상
운동 중 사용자가 핸들을 놓친 상황에서 제품이 이를 감지하고 부하를 제거할 때까지의 시간(안전 기능)
측정량
하중이 급제거된 시점부터 모터 상전류가 소멸한 시점까지의 시간(초)
협약 평가방법
"당기는 힘을 급제거하며 전류 파형 측정하여 시간 계산" — 상온, 부하 및 속도 각 5 point

2024년 수행 방법

#5 파형
상전류 파형. ① 핸들 해제 → ② 감지 후 부하 감소 시작 → ③ 부하 제거 완료. ①~③ 구간을 반응 시간으로 읽었습니다.

사용자가 동작 최고점에서 핸들을 놓고, 그 시점부터 모터 상전류가 사라질 때까지를 오실로스코프 커서로 판독했습니다. 부하 5단계 × 속도 5단계 = 25 포인트, 결과는 0.094 ~ 0.313 초로 전 구간 목표 이내였습니다. 최댓값은 가장 가벼운 10 kg 조건에서 나왔으며, 반응 시간은 부하·속도보다 펌웨어 스케줄러 주기에 종속되는 것으로 정리되어 있습니다.

속도 \ 총부하10 kg30 kg60 kg90 kg120 kg
40 bpm0.2660.1130.1530.2020.167
60 bpm0.2510.1860.1500.1710.204
80 bpm0.2550.1380.1100.1530.183
100 bpm0.2700.1930.1530.1490.191
120 bpm0.3130.1270.0940.1510.156

단위 초. 2024년 최종보고서 별첨 실측표.

2024년 방법에서 제3자 확인이 어려운 부분

  • 시작 시점(핸들 해제)이 사람의 동작이라 계단 입력이 아니며, 해제 순간의 정의가 판독자에 따라 달라질 수 있습니다.
  • 종료 시점(전류 소멸)의 판정 기준이 수치로 문서화되지 않았습니다.

재검증 시 수행 조건

  • 부하 시험 장비로 규정 부하를 건 상태에서 부하를 급제거하고, 제거 시점을 오실로스코프 트리거 신호로 기록합니다.
  • 종료 시점 판정 기준을 시험 전에 수치로 정의합니다(예: 상전류가 제거 직전 값의 10 % 이하로 떨어진 최초 시점).
  • 부하 5 × 속도 5 포인트, 포인트당 3회 반복 후 최댓값 채택.
6

신장성 / 단축성 부하 비

목표 0.7 ~ 1.5 배2024 실측 0.637 ~ 1.541
측정 대상
당길 때(단축성)와 버티며 놓을 때(신장성)의 부하를 서로 다르게 설정할 수 있는 범위
측정량
케이블 장력(kgf) — 단축성 구간 장력 ÷ 신장성 구간 장력. 목표는 "최소 0.7배 이하까지 낮추고 최대 1.5배 이상까지 올릴 수 있을 것"이며, 실측 0.637~1.541은 그 범위를 넘어 조절된 결과입니다.
협약 평가방법
"당길 때, 풀릴 때의 토크 파형 측정" — 상온, 부하 5 point

2024년 수행 방법

#6 측정 환경
측정 환경(2024-10-24 재측정).
포스게이지
스풀에서 나온 케이블 인장선상에 IMADA 포스게이지를 직렬 연결.

케이블 끝을 포스게이지에 직결하고, 파형이 평탄해질 만큼 천천히 왕복시키며 장력을 기록했습니다. 관성·가속도 성분을 제거한 준정적(quasi-static) 측정이며, 모터 토크를 간접 환산하지 않고 장력을 직접 읽습니다. 기본 부하 5단계(5/15/30/45/60 kg) × 신장성 집중·단축성 집중 2모드 = 10 포인트 중, 기기 최대 부하(한쪽 60 kg) 제한으로 가변이 불가능한 60 kg 2포인트를 제외한 8포인트를 측정했습니다.

장력 곡선 5kg
기본 부하 5 kg, 신장성 집중: 단축성 7.5 kgf / 신장성 5 kgf.
장력 곡선 45kg
기본 부하 45 kg, 단축성 집중: 단축성 45 kgf / 신장성 60 kgf.
Test기본 부하모드실측 단축성실측 신장성
#15신장성 집중7.544.971.517
#25단축성 집중4.997.550.661
#315신장성 집중22.814.81.541
#415단축성 집중14.522.50.644
#530신장성 집중46.430.21.536
#630단축성 집중29.646.50.637
#745신장성 집중60.945.21.347
#845단축성 집중45.462.20.730

단위 kgf. #7·#8은 한쪽 최대 부하 60 kg 클램프가 작동해 가변폭이 줄어든 조건입니다.

2024년 방법에서 제3자 확인이 어려운 부분

  • 타겟 부하와 실측이 일치하도록 전류 설정을 반복 수정해 찾는 캘리브레이션 절차가 기록에 없습니다. 절차가 사전에 기재되지 않으면 결과에 맞춘 조정으로 읽힐 수 있습니다.
  • 모터 온도 상승으로 부하가 떨어져 설정을 올린 포인트가 있으나, 열 조건이 기록되지 않았습니다.
  • 단축성·신장성 판독 구간의 정의와 포스게이지 교정 이력이 문서에 없습니다.

재검증 시 수행 조건

  • 측정 원리는 동일합니다 — 케이블 장력 직접 측정, 준정적 조건.
  • 캘리브레이션 절차("설정 전류를 타겟에 수렴시킨 뒤 확정 설정에서 본 계측")를 시험계획서에 사전 기재합니다.
  • 모터 온도를 기록하고 포인트별 동일 열 조건(예: 시작 온도 ±5 ℃)에서 측정합니다.
  • 판독 기준을 명시합니다 — 각 방향 평탄 구간의 평균 장력, 연속 5왕복 평균.
  • 교정 이력이 있는 로드셀을 사용합니다. 왕복 구동은 수동 또는 부하 시험 장비 중 어느 쪽이든 가능합니다.
7

작동 내구

목표 25,000 cycle 무고장2024 미수행
측정 대상
3년 보증 기간의 사용량에 해당하는 반복 동작에서 불량이 발생하지 않는지
측정량
불량 없이 완료한 cycle 수. 합격 조건 25,000 cycle(계획서 Appendix 7 산출값 25,071)
협약 평가방법
"cycle 무한 반복하며 25,000회까지 불량 미발생 (저부하 8회, 중부하 4회, 고부하 2회, 약 22일 소요)" — 자체 내구 시험 장비(제작 필요)

협약 부하 프로파일 (계획서 Appendix 7 원문)

순서구간부하 (모터 축 토크)동작소요 (초)
1저부하5 Nm회당 3초 × 8회24
2정지5
3중부하10 Nm회당 5초 × 4회20
4정지5
5고부하20 Nm회당 7초 × 2회14
6정지5
1 cycle
73 초 · 동작 14회
합격 조건
25,071 cycle
연속 가동 시
21.2

산출 근거: 연 52주 × 주 5회 × 5동작 × 5세트 × 15회 = 연 97,500회 → 3년 292,500회 → 안전율 1.2 → 351,000회 ÷ cycle당 14회 = 25,071 cycle. 계획서 목표표에는 25,000 cycle로 반올림 표기.

계획서는 부하를 모터 축 토크(Nm)로 규정하고 시험 대상(모터 단품 / 완제품)은 명시하지 않았습니다. 2024년 최종보고서는 "협약 당시 모터 단품에 대한 내구 테스트를 계획"으로 기술하고 있습니다.

2024년 수행 내용

왕복 동작을 반복 생성하는 전용 장비가 없어 협약 방법으로 수행하지 못했고, 2024년 2~10월의 실사용·전시회·혹한/혹서 환경 운용 기록을 대체 증빙으로 제출했습니다. 평가에서 협약 평가방법 준수 의견을 받았습니다.

재검증 시 수행 조건

  • 부하 시험 장비(4절)로 위 프로파일을 그대로 반복 구동합니다. 장비에는 반복 횟수 설정과 동작 간 휴지 기능이 구현되어 있습니다.
  • cycle 카운터, 부하, 모터·인버터 온도를 자동 기록하고, 시작·종료 시점을 타임스탬프 영상으로 남깁니다.
  • 종료 후 분해 검사와 성능 재측정(부하 정확도 등)으로 열화 여부를 확인합니다.

4부하 시험 장비

2024-08 ~ 2025-03에 동국대 EPLab(박수환 교수 연구실)과 위스피온이 공동 제작한 Roomfit 완제품 부하 시험 장비입니다. 서보 모터가 케이블을 규정 부하·속도로 당겼다 놓는 왕복 동작을 만들어, 사람이 하던 동작을 수치로 지정된 조건으로 대체합니다. 현재 위스피온이 보유하고 있습니다.

부하 시험 장비 전경
장비 전경(2025-02, 동국대). AL 프로파일 프레임, 드라이브 모듈 2세트, 인버터.
드라이브 모듈
드라이브 모듈 — 서보 모터 + 토크센서 + 스풀. 좌·우 케이블에 각각 연결됩니다.
장비 설계도
설계(2024-10). 1,600 × 980 × 2,000 mm. 하단에 Roomfit 거치, 상부 도르래로 케이블 방향 전환.
구동
LS메카피온 서보 모터 2대 + Control Techniques Unidrive M700 인버터 2대
계측
토크센서(최대 50 Nm), CTScope 모니터링, 별도 오실로스코프
기구
케이블 스트로크 2.25 m, 도르래 방향전환(허용하중 150 kg/개), Roomfit 고정용 토글 클램프
제어 기능
부하·속도·스트로크 설정, 반복 횟수 설정, 동작 간 휴지
운용 이력
2025-02 첫 부하시험(30 kg 반복, 이상 없음) → 2025-03 셋업 완료, 60 kg · 450 rpm 구동 확인. 이후 위스피온으로 이전.
현재
고장 이력 없음. 마지막 운용이 2025-03이라 재가동 시 운용 절차 재숙지가 필요합니다.

5참고 — 이미 인정된 항목 #1 · #2 · #3의 시험 방법

1

액츄에이터 출력밀도

≥ 200 W/kg279 W/kg

KETI 다이나모미터로 모터 단품의 회전수별 출력을 측정, 최대 출력 1,004.4 W(21.5 Nm @ 446 rpm). 모터 중량 3.6 kg(행잉 스케일 실측) → 279 W/kg. KETI 시험성적서 2024-039(2024-09-04), 시험방법 "의뢰기관 제시 시험방법".

2

토크 리플

≤ 5 %2.64 %

방법 A — 다이나모 토크센서 아날로그 출력을 오실로스코프로 계측, 0.11 V ÷ 4.74 V = 2.32 %. 방법 B — 코깅 토크 전용 장비로 무부하 코깅 토크 0.567 Nm ÷ 정격 토크 21.5 Nm = 2.64 %. 보수적으로 큰 값을 채택. 토크 리플 자체는 KETI 성적서 항목으로 발행되지 않아(토크센서 샘플링 125 ms), 성적서에는 코깅 토크·역기전력·TNI만 기재되고 리플은 자체 산출로 제출했습니다.

3

완제품 소음

≤ 55 dBA54.5 dBA
소음 측정 환경
제품 중앙 수직 1 m 지점, 삼각대 거치.
소음계
SOUNDTEK ST-137 적분형 소음계(IEC 61672 Class 2).

일반적인 웨이트 트레이닝 동작 1세트 동안의 순간 최대값 채택. 구간 평균 48.8 / 최소 36.3 / 최대 54.5 dBA. 2개 각도에서 동시 촬영한 영상을 판독 근거로 남겼습니다. 협약서에서도 창업팀 자체 평가로 계획된 항목입니다.

6출처

  • 성능 목표·평가방법 — 2022년 연구개발계획서 Part 2(대면평가 최종본), 목표치표 및 평가방법표(p.11~12)
  • 내구 프로파일·25,071 cycle 산출 — 동 계획서 Appendix 7
  • 7개 항목 실측값·시험 조건·장비·사진 — 2024년 최종보고서 본문 및 별첨1 「기술개발목표 증빙」
  • KETI 시험성적서 — 2024-039, 2024-09-04 발행, 한국전자기술연구원 지능메카트로닉스연구센터
  • 토크 리플 성적서 발행 불가 회신 — 2024-08-05 및 2024-09-03 KETI 회신 메일
  • 평가 의견 — 2024-12-27 KBAN 2차 최종평가 결과 통보 공문
  • 부하 시험 장비 사양·사진·운용 기록 — 동국대 EPLab × 위스피온 공동 기록(2024-08 ~ 2025-03)

본 문서는 초안(v0.3, 2026-09-17)이며 내용 확정 권한은 ㈜위스피온 황성우 대표에게 있습니다. 시험 조건과 판정 기준은 시험계획서에서 최종 확정합니다.

변경 이력
  • v0.3 (2026-09-17) — 요청·진행방식·일정 섹션 삭제, 시험 항목·방법 기술 설명으로 재구성. 부하 시험 장비를 위스피온 보유로 정정(이전: 동국대 장비로 기재). 원리 도식을 2024년 별첨·장비 실사 사진으로 교체. 토크→장력 환산·퀵릴리즈 지그·대안 시험법 검토 삭제. #7에 계획서의 시험 대상 표기 사실 추가.
  • v0.2 (2026-09-16) — #6을 준정적 측정으로 정정, "부하를 사람이 만들었다" 표현을 "동작을 사람이 만들었다"로 정정.
  • v0.1 (2026-09-16) — 초안.