사회공헌형 교과목 아카이브

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웨어러블인간공학

생활과학대학/의류학과/박주연 교수
2020년 1학기
#웨어러블 #인간공학 #ergonomics #wearable #humanfactor ##inclusive design

수업주제	장애인인 실제 사용자의 의견을 반영하여 이들의 필요성에 부합한 창의적인 웨어러블 제품 개발
수업 목적 및 목표	본 과목은 실제 체험형 과제를 통해 현재 장애인들이 이미 사용하고 있는 웨어러블 제품의 문제점을 해결하거나 실제 상황에서 필요하지만 아직 존재하지 않는 웨어러블 제품을 창의적으로 개발하여 이들의 삶의 질을 향상시키는데 목적을 두고 있다. 신체 활동 보조기기, 마사지기기, 재활관련기기 등이 본 개발 과제의 타겟 제품에 해당된다.
사회공헌 실천활동 분야	적정기술/제품개발
사회공헌 실천대상	장애인, 기타

팀별활동내역

Team 1

소속	생활과학대학 의류학과	담당교수	박주연
활동기간	2020.03~	활동장소	서울대학교 222동
활동목적	관악구 장애인의 46%, 약 9,420명이 지체 장애가 있으며, 이들은 골격, 근육 등의 손상으로 인해 신체의 움직임에 상당히 제한이 있는 장애이다. 특히, 손 부위의 근육 강직으로 인해 장애인분들은 일상생활에 손사용에 있어 많은 어려움을 겪고 있다. 따라서 본 활동은 지체 장애 중 편마비 환자를 대상으로 자연 친화적인 소재들을 사용하여 재활 기능이 포함된 손 부위 보조 제품을 개발하고자 한다. 개발된 제품은 장애인분들의 강직된 손을 온열로 이완시킬 뿐만 아니라 자연 소재로 감각 치료에 도움을 주고자 한다.
활동내용	의류학과 전공 수업인 웨어러블 인간공학 수업에서 배우는 사용자 중심 디자인과 유니버설 디자인에 관한 지식을 활용하여 실제 사용자를 위한 제품 개발을 하고자 한다. 1. 먼저, 편마비 장애인분들에 대한 사전 지식을 관련 선행연구를 통해 습득하고 전문가 인터뷰 지를 작성하여 관악구 장애인 복지센터에 계시는 물리 치료사, 감각 치료사 선생님 두 분과 전문가 인터뷰를 진행한다. 이때, 팀 회의에서 도출된 아이디어들을 정리하며, 개발할 제품에 필요한 부분을 구체적으로 취합할 수 있도록 한다. 그 뒤 치료사 선생님들과 함께 연구 참여자를 선정하며 장애인 연구 참여자를 인터뷰한다. 이때 사용자 중심 디자인으로서 제품 개발뿐만 아니라 참여자의 요구를 정확하게 파악하며, 이들의 손에 실질적으로 도움을 드릴 수 있는 부분에 대한 아이디어를 도출하고 디자인 및 개발 과정을 설정한다. 2. 연구 참여자 대상 인터뷰 내용을 토대로 매주 팀 회의를 실시하며, 제품 개발 디자인을 재정립한다. 이때, 담당 교수님과의 꾸준한 미팅을 통해 제품 기능성과 디자인 및 패턴 부분에 대해 지속적인 피드백을 받으며, 이를 통해 의류학과 팀원들이 연구 참여자에게 적합한 패턴 제작 및 웨어러블 제품을 개발하도록 한다. 온열 효과와 감각 치료를 위해 다양한 자연 소재들을 이용하며, 사용자의 손에 적합한 원단과 부자재들을 선정하여 시작품을 제작한다. 3. 개발된 시작품에 대해 동일 연구 참여자에게 보여드려 실제 사용자가 제품에 대해 평가할 수 있도록 할 것이다. 본 활동의 연구 참여자는 비장애인보다 손의 근육이 강직되었을 뿐만 아니라 손등과 손바닥의 피부, 손가락 및 손목 관절이 약해져있어 이러한 제품에 대해 직접 착용하기 힘들다. 그러나 본 활동에서 제작할 시작품은 실제 사용자가 다른 사람의 도움 없이 스스로 착용할 수 있고 들고 다니며 직접 사용할 수 있도록 해야 하기 때문에 실제 사용자의 개발 제품 인터뷰 평가가 필수적으로 진행되어야 한다. 실제 사용자와의 지속적인 피드백을 통해 팀원들은 시작품을 수정, 보완하여 사용자에게 가장 적합한 제품을 도출할 것이다.
활동소감	한 학기 동안 재활치료사와 편마비 장애인 연구참여자와의 인터뷰를 통해 이들의 니즈를 파악하고 이에 맞는 제품을 개발하였다. 후에 제품 평가를 통해 실제 사용자들에게 적용가능성을 확인할 수 있었다. 코로나로 인해 연구참여자 인터뷰와 실험이 어렵게 된 상황에서도 웨어러블 인간공학 수업의 박주연 교수님께서 지지해주시고 활동을 잘 이끌 수 있도록 도와주신 덕분에 스케줄대로 최대한 진행할 수 있어서 뿌듯한 마음이다. 또한, 우리 팀의(팀1) 팀원들이 모두 열심히 참여해준 덕분에 너무 재미있게 사회공헌형 수업을 마칠 수 있었다. 물론 방학 때에도 더 추가적으로 진행할 수 있는 부분을 진행하고자 하지만, 이번 학기 사회공헌형 수업을 통해 팀에서 개발한 제품들이 지역 사회에 조금이나마 보탬이 될 수 있다는 점, 사회에 공헌을 할 수 있다는 점에서 이러한 활동을 할 수 있게 해준 사회공헌단 선생님들께도 감사의 말씀을 드리고 싶다.

활동자료

Team 3

소속	의류학과	담당교수	박주연
활동기간	2020.03.01~	활동장소	생활과학대학 222동
활동목적	뇌졸중 후 가장 흔한 후유증 중의 하나가 상지기능의 손상이다. 이러한 상지와 손의 기능은 일상생활동작 및 작업수행을 위한 매우 중요한 부분의 하나로, 손가락과 손목관절의 조절 능력이 함께 요구된다. 상지 편마비 장애인의 특성을 분석하고, 이를 고려한 제품, 시설 및 공간에 관한 연구는 다수 존재한다. 현재 상지 관련 편마비 환자들 중에서 ‘손’을 사용하는데 어려움이 있는 환자들이 있으며, 이를 위한 재활기구를 통해 재활운동을 하는 와중에도 이를 보조하는 스트랩이 요구되고 있다. 이 손 관련 편마비 환자들의 재활을 위해 사용되는 보조 스트랩은 재활기구의 손잡이에 환자들의 마비된 손을 흘러내리지 않고 고정시킬 수 있도록 손잡이와 손을 한 번에 감싸주는 구조로 되어 있다. 이는 현재 물리치료사분과 환자들이 착용하는데 벨크로가 많아 번거로움이 많으며, 일반 면 소재만을 사용하기에 환자들이 손을 재활기구의 손잡이에 손을 짚는데 인체공학적으로 정확한 손의 모양을 잡아주지 않으며, 면 소재 특성 상 마찰력이 부족해 환자들의 손에 힘을 가하게 하는데에 어려움이 있으며 또 환자의 손이 다시 미끄러질 수 있다는 단점을 가지고 있다. 이와 같이 현재 사용하고 있는 스트랩의 단점을 보완하여 손 편마비 환자들이 더욱 효율적이게 재활기구를 사용할 수 있도록 하는 스트랩에 대한 연구 및 개발이 필요하다고 할 수 있다. 또한, 현재 이 스트랩에 대한 개발 및 연구는 일반인들을 넘어서 장애인을 포괄하는 유니버설 디자인 (Universal Design 혹은 Inclusive Design) 측면에서의 관련 연구는 국내외로 부족한 실정이다. 따라서, 편마비 장애인의 재활치료, 여가활동 그리고 다양한 교통수단을 이용하는 등 포괄적인 일상생활에서의 불편함을 분석하고, 이와 관련된 인간공학적인 설계요소들을 체계적으로 도출하는 것을 목적으로 한다. 그리고 수업에서 배웠던 디자인을 일상생활에서 어려움을 느끼는 문제점들을 해결시키는 방식으로 접근하여 개발시키는 Don Norman의 Human-centered design의 Planning, Learning, Creating, Measuring, Testing, Scaling 프로세스를 스트랩을 연구하고 개발하는 본 활동에 직접적으로 적용 시킬 수 있을 것이다. 그리하여, 본 활동의 최종 목표는 수업에서 학습하였던 웨어러블 관련 개념들을 적용해 보면서, 상지 편마비 환자들과 물리치료사 분들의 일상생활 및 재활치료 환경에서 활동의 부담성을 줄여주고, 인체공학적으로 설계된 패턴을 적용하여 착용하기에 간편하며, 미끄럼 방지의 기능이 있는 마찰성을 소재를 선별하여, 신축성 있고 인체에 무해한 소재를 사용하여 신체를 보호하며 동시에 기능성을 강조한 웨어러블 보조기기를 개발함에 있다.
활동내용	○ 설문조사 표적 집단 인터뷰 (FGI, Focus Group Interview) 설문조사 표적 집단은 총 두 그룹 1) 물리치료사, 2) 편마비 환자로 설정하였다. 1) 물리치료사 집단 최소 2명에게 제품의 기능성, 기존제품에 대한 의견, 선호하는 개발 방향 등의 질문으로 구성된 설문을 심층적으로 조사하였다. 2) 편마비 장애인 집단 최소 1명에게 기존제품에 대한 의견, 색상, 심리적인 측면을 심층 면접하였다. 두 집단을 인터뷰 조사하여 기존 기기에 대한 경험, 사용 중 겪었던 문제, 보조기기에 대한 개선방안에 대해 의견을 수집 후 제품 아이디어를 구체화하였다. FGI에서 도출된 결과와 설문결과로 도출된 요인들을 함께 접목하여, 타겟 제품설계 시 필요한 기능적, 디자인적 핵심요소들을 도출하였다 ex) 미끄럼 방지 필요, 운동 효과 증진, 동상 방지 등. ○ 시장 분석 시제품 조사 및 개선점 도출 기존에 상지 편마비 장애인을 위한 손부위 보조기기 2개를 조사하고, 제품의 소재 및 공정 등에 관한 문헌 고찰을 진행하였다. 필요시 기존 시장에 상용화된 제품에 대한 분석 및 기술 수집을 진행하였다. 적용 가능한 섬유소재, 마감재 검토 - 본 챔버를 구성하는 섬유소재는 피부 접촉을 고려한 부드럽고, 무해한 소재이면서, 재활 운동이나 일상 생활 이용 시 미끄럼 방지에 용이한 실리콘은 내구성이 좋으며 오염에 강한 소재임을 고려하여 선정하였다. - 벨크로, 밴드, 실리콘 등 마감재에 따른 보조기기의 성능차이가 클 것으로 예상되므로, 문제점을 효과적으로 개선할 수 있는 마감법을 도출하였다. 기존 보조기기 패턴의 부적합성 도출 및 개선 - 보조기기의 사용자인 물리치료사와 편마비 장애인의 FGI 분석 내용을 토대로, 시제품 제작 시 기능적인 요소를 극대화하여 패턴을 설계하고, 디자인적과 심미적으로 편안하도록 챔버 색상 및 소재를 선정하였다. - 추가적으로, 편마비 장애인이나 물리치료사와의 인터뷰를 통해 평소에 특히, 겨울철에 손 온도가 많이 낮은 것으로 파악되어 손등에 히팅패드를 부착하기로 하였다. ○ 시제품 제작 시장 분석 및 물리치료사, 편마비 장애인 인터뷰를 통해 도출된 개선점을 바탕으로 구체화 한 아이디어를 시제품으로 제작하였다 시제품 제작에 필요한 소재 및 폼 부자재 등을 선별하고, 개발된 패턴을 재단 후 실제 사용자 평가를 위해 마감처리 작업을 통해 시제품을 고도화하였다.
활동소감	본 활동을 통하여 연계기관인 복지관 기관에서 적극적으로 활동에 대한 지원을 해주셔서, 물리치료사와 편마비 환자분들을 직접 뵙고 불편한 부분을 더욱 심층적으로 알게 되었다. 그러기에 편마비 환자분들을 위한 보조기 패턴을 어떤 식으로 설계를 할 수 있을지 알게 되었으며, 이를 통해 ‘인체 공학’에 대한 것을 직접 경험 할 수 있게 되었다. 하지만, 시제품을 설계하기까지의 촉박한 시간으로 인해 급히 설계된 점이 있었다. 그리하여, 다음에는 실험 설계 뿐 아니라 시간 배분에 대한 중요성을 인식하여 활동을 진행할 필요성을 깨닫게 되었다.

Team 2

소속	의류학과	담당교수	박주연
활동기간	2020.03~	활동장소	서울대학교 222동
활동목적	경직성 뇌성마비 환자는 다리 근육 경직과 약화 및 조화롭지 못한 근 작용에 의해 발이 변형되며 구축되는 현상을 겪으며 이를 통해 발바닥 활이 무너지면서 비대칭적인 체중 이동을 하게 되고, 이러한 균형 능력의 저하로 보행 장애를 가지게 되며 보행 시 지속적으로 넘어지게 된다. 보행 문제를 개선하기 위해서 뇌성마비 환자들은 다리의 골격을 지지하고 슬관절, 족관절의 정렬과 움직임을 조절하는 보조기(AFO)를 착용하게 되지만, 이는 딱딱한 소재로 구성되어 고정력이 크기 때문에 발 근육의 사용과 움직임을 제한시킴으로써 장기간 사용시 점차 발의 형태와 다리가 변형되고 이로 인해 요추 구조상의 변화와 비대칭 및 요통, 경부 통증의 발생을 야기시키는 문제점이 있다. 따라서 본 팀은 경직성 뇌성마비 환자의 발 내외측 안정성을 높이고 균형 능력을 향상시켜 발목의 안정성 및 보행 패턴을 개선을 하고자하며, 이를 위해 발의 족관절의 움직임의 제한을 최소화하면서 필요한 부위의 고정을 지지해줌으로써 근육 쇠퇴를 막고 지속적인 근육 발달을 시켜줄 수 있는 부드러운 소재의 신체활동 보조기를 3D 프린팅으로 개발하고자 한다. 이와 더불어 뇌성마비 환자의 경직된 발 아치모양에 맞춰 안정성을 제공해줄 수 있는 인솔(insole)을 개발하여 도움을 주고자 한다. 인솔은 발의 정렬을 맞추고 받쳐줌으로써 발바닥 접촉면을 넓혀 체중지지 시 발 수준에서의 안정성을 높여줄 수 있으며 또한 발이 뒤집어지는 작용의 영향을 감소시켜 줄 수 있다. 그리하여, 본 활동의 최종 목표는 사용자 중심의 웨어러블 발목 보조기와 인솔을 개발하여, 궁극적으로 뇌성마비 환자들의 보행시 필요한 근육의 재활운동에 도움을 줌으로써 그들의 삶에 긍정적인 영향을 주고 삶의 질을 향상시키는데 목적이 있다.
활동내용	관악구장애인종합복지관을 견학하여 경직형 뇌성마비 환자들이 겪고 있는 real problem을 인식하였으며 보행 장애로 인해 발바닥이 밖으로 꺾이고 자주 넘어지는 현상을 겪고 있음을 파악하였다. 따라서 웨어러블 인간공학 수업에서의 User-Centered Design의 개념을 기반으로, 제품을 사용할 사용자인 뇌성마비 환자들을 중심으로 그들에게 필요한 구체적인 제품을 파악하기 위한 미팅을 지속적으로 하였으며 이를 통해 현재 착용하고 있는 발목보조기(AFO)의 문제점을 파악하였다. (발목 근육의 약화, 발의 형태와 다리의 변형, 요추 구조상 변화로 인한 비대칭, 요통 및 경부 통증의 발생 등) 개선 방안을 구체화 하고 시제품을 개발하기 위해, 먼저 편마비 장애인에 대한 사전 지식을 선행 연구를 통해 습득하고, 연구 참여자를 선정하였다. 연구 참여자와의 인터뷰를 통해 시제품에 필요한 핵심 요소를 구체적으로 도출하여 개발 플랜을 설정하였고 최종적으로 Design& Development 와 Assessment Process로 나누어 연구를 진행하였다. 1. 연구 참여자의 족부 검사 실시 : 관절 가동 범위 (ROM), 족문 측정 (Podograph), 하지 길이 차이 (L.L.D), 하지근력사용정도 (Lower dynamic strength), 3D 보행 분석 2. 다리 길이 차이 교정 및 무너진 아치를 지지하여 압력 배분 균형을 회복시켜주는 맞춤형 인솔 시제품 개발 3. 3D 스캔과 3D 모델링을 통해, 지속적인 근육 사용을 위한 지지가 필요한 부위 및 스트랩을 사용하여 한 손으로 착용이 용이한 기능적, 인체 공학적인 디자인 아이디어등을 접목하여 발목 보조기의 최종 도안 재정립 및 도출 4. 3D 프린팅을 통해 부피가 작고 부드러운 소재로 만들어진 발목 보조기 시제품 개발 기존 보조기의 문제점을 보완하고 기능적, 디자인적인 요소를 극대화 할 수 있게 개발한 시제품에 대한 평가를 위해, 보행 분석과 실제 사용성 평가를 지행하여 시제품을 고도화하였다. 1. 7개의 다중부착 관성센서를 이용하여 발바닥 압력 분석 및 3D 보행 분석 실시 (보조기 착용 전, 후로 나누어 진행) 2. 연구 참여자의 사용성 평가 실시 (기존의 보조기 착용, 개발된 보조기 및 인솔 착용으로 나누어 진행)
활동소감	코로나로 인해 대면 활동이 어려웠던 상황에서도, 활동을 이어나갈 수 있도록 이끌어주신 박주연 교수님과 최선을 다해 도와주신 관악구장애인종합복지관의 물리치료사 선생님들 덕분에 무사히 장애인 참여자를 직접 만나 유대 관계를 형성해 나갈 수 있었던 뜻깊은 활동이었다. 또한 이를 통해 디자인을 할 때 사용자의 관점에서 실질적인 문제점을 파악해 보고 적용가능성을 경험해볼 수 있는 좋은 기회였으며 ' 웨어러블 인간공학' 전공의 개념에 맞는 연구를 진행할 수 있었던 수업이었다. 또한 도움이 필요한 환자들에게 우리의 활동이 작게나마 물질적, 정신적인 보탬이 될 수 있어서 뿌듯했으며, 향후 해결해나갈 수 있는 사회의 문제점을 보는 관점을 확대해나감으로써 장애인, 노인 등 사회문제 해결에 도움이 될 수 있는 활동을 이어나갈 계획이다. 이러한 활동 기회를 주신 박주연 교수님과 서울대 사회공헌단 선생님들께 다시 한번 감사의 마음을 표현하고 싶다.