지능재료 및 설계
- 안성훈
- 2026년 1학기
| 수업주제 | 지능재료를 이용한 설계 및 제품 제작 |
|---|---|
| 수업 목적 및 목표 | 지능재료를 이용한 설계 및 제품 제작 및 해당 제품을 위한 사회 공헌 |
| 사회공헌 실천활동 분야 | 적정기술/제품개발 |
| 사회공헌 실천대상 | 장애인, 노인 |
팀별활동내역
| 소속 | 기계공학부 | 담당교수 | 안성훈 |
|---|---|---|---|
| 활동기간 | 2026-03-31 | 활동장소 | 301동 204호 |
| 활동목적 | 지능재료(SMA, CFRP 등)를 활용하여 환자 및 거동이 불편한 노인분들의 일상 보행을 돕는 보조 기구를 개발하거나, 개발도상국 및 수자원 부족 국가의 자원 확보를 지원하는 시스템을 설계·제작하고자 함. 소외계층과 교통약자의 실질적인 애로사항을 공학적 아이디어로 해결함으로써, 기술의 사회적 책무를 실현하고 인류의 삶의 질 향상에 기여하는 인간 중심의 포용적 기술을 구현하는 것을 목적으로 함. | ||
| 활동내용 | 팀원들과 함께 거동이 불편한 고령층의 무릎 관절 부하를 경감할 수 있는 형상 기억 합금(SMA) 기반의 무릎 구동 보조 기구를 설계 및 제작함. 본 기구는 신체 고정을 위한 벨크로 부착부와 핵심 구동부인 SMA 메커니즘으로 구성됨. 전기 에너지 기반의 줄 가열(Joule heating)을 통해 SMA의 온도를 상승시키고, 이에 따른 재료의 상변화 및 수축 특성을 정밀 제어하여 환자의 무릎 회전 운동을 보조하는 생체역학적 구동 시스템을 성공적으로 구현함. | ||
| 활동소감 | 단순한 하드웨어 구현을 넘어, 고령화 사회에서 소외될 수 있는 교통약자와 취약계층의 이동권 보장이라는 사회적 가치를 실현하는 뜻깊은 기회였음. 거동이 불편한 노인분들의 일상적 어려움에 깊이 공감하며 이분들의 삶의 질을 실질적으로 향상시킬 수 있는 따뜻한 기술을 고민해 보았음. 형상 기억 합금이라는 첨단 지능재료를 활용해 무릎 관절의 물리적 부하를 덜어주는 보조 기구를 직접 설계하고 제작하는 과정을 통해, 공학 기술이 지녀야 할 사회적 책무와 인간 중심 공학의 진정한 가치를 깊이 체득함. | ||
활동자료
| 소속 | 기계공학부 | 담당교수 | 안성훈 |
|---|---|---|---|
| 활동기간 | 2026-03-31~2026-06-17 | 활동장소 | 301동 204호 |
| 활동목적 | 본 활동은 신체적 약자를 위한 따뜻한 기술의 구현이라는 공학의 사회적 책임을 바탕으로, 기존 재활 기기의 한계를 극복하고 환자들의 실질적인 일상 복귀를 돕는 데 목적이 있습니다. 기존의 딱딱한 외골격형 재활 기기는 무겁고 환자의 관절에 무리를 줄 수 있다는 단점이 있습니다. 이를 해결하기 위해 형상기억합금(SMA)과 공압 시스템을 융합한 유연 복합 구동기 기반의 소프트 재활 기기를 개발하고자 하였습니다. 첨단 로봇 기술을 활용하여 인체 친화적이고 안전한 손 구동 보조 시스템을 구축함으로써, 거동이 불편한 환자들의 삶의 질을 향상시키고 의료·복지 사각지대 해소에 기여하는 실용적 기술을 확보하는 것이 본 활동의 궁극적인 목표입니다. | ||
| 활동내용 | SMA-공압 복합 구동기 기반 손 구동 보조 재활 기기 개발 본 활동에서는 형상기억합금(SMA)과 공압 인공근육의 장점을 결합한 고출력·유연 복합 구동기 기반의 손 구동 보조 재활 기기 개발을 수행하였습니다. SMA의 높은 에너지 밀도와 공압 구동기의 유연하면서도 신속한 수축 특성을 상호 보완할 수 있는 이중 메커니즘을 설계하고 최적화 메커니즘을 도출하였습니다. 특히 복합 구동기 특유의 비선형적 거동과 이력현상(Hysteresis)을 극복하기 위해 센서 피드백 기반의 제어 시스템을 구축하였습니다. 이를 바탕으로 인간 손가락의 관절 운동 범위를 보조하는 착용형 시제품을 제작하였습니다. |
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| 활동소감 | 거동이 불편해 사회적 활동에 제약을 받는 노인분들에게 실질적인 도움을 드리고자 형상 기억 합금 기반의 무릎 보조 기구 제작을 기획하였습니다. 팀원들과 함께 고령층의 생체역학적 특성을 다각도로 분석하고, 안전하면서도 효율적인 구동 메커니즘을 구현하기 위해 치열하게 고민했습니다. 소외된 이웃의 불편함을 해소하기 위한 기술적 대안을 도출하는 과정에서 큰 보람을 느꼈으며, 이번에 쌓은 경험과 성과를 바탕으로 향후 사회 구성원 모두가 혜택을 누릴 수 있는 포용적 기술 개발에 지속적으로 기여하고 싶다는 다짐을 하게 되었습니다. | ||
활동자료
| 소속 | 기계공학부 | 담당교수 | 안성훈 |
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| 활동기간 | 2026-03-31~2026-06-17 | 활동장소 | 301동 204호 |
| 활동목적 | 현대인들이 흔히 겪는 무지외반증 환자들의 보행 통증을 완화하고 족부 변형을 효과적으로 교정하고자 함. 스마트 재료인 형상 기억 합금(SMA)의 인장력과 온도 응답 특성을 활용하여, 기존 교정기보다 착용감이 우수하면서도 지속적이고 균일한 교정력을 제공할 수 있는 인체공학적 맞춤형 교정 기기를 개발하는 것을 목적으로 함. | ||
| 활동내용 | SMA를 이용한 무지외반증 교정 기기 개발을 위해 환자의 족부 구조와 생체역학적 구동 메커니즘을 분석함. 기존 플라스틱이나 실리콘 재질 교정기의 고정력 한계를 극복하고자 형상 기억 합금 고유의 초탄성 복원력을 변형 교정 메커니즘에 도입하였으며, 큰 변형에도 영구 변형 없이 최적의 교정력을 항시 유지할 수 있는 구조를 설계하고 시제품을 제작하여 기술적 타당성을 검증함. | ||
| 활동소감 | 일상적 보행에 고통을 받는 환자들의 고충에 깊이 공감하며 기술을 통해 실질적인 삶의 질 개선을 이뤄내는 공학의 사회적 가치를 체득하는 뜻깊은 기회였음. 형상 기억 합금의 초탄성 거동 특성을 의료 교정 메커니즘에 접목하는 과정에서 학문적 성취감을 느꼈으며, 소외되거나 불편함을 겪는 이웃의 건강 복지에 기여할 수 있는 따뜻한 기술 개발에 대한 시야를 넓히는 계기가 되었음. | ||
활동자료
| 소속 | 기계공학부 | 담당교수 | 안성훈 |
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| 활동기간 | 2026-03-31~2026-06-17 | 활동장소 | 301동 204호 |
| 활동목적 | 기후변화로 인한 전 세계적 물 부족 문제를 해결하고 가뭄 지역 및 도서 지역에 지속 가능한 수자원을 공급하고자 함. 외부 자극에 반응하는 스마트 재료인 하이드로겔(Hydrogel) 구동기의 팽윤 및 수축 특성을 활용하여, 별도의 외부 동력원 없이도 대기 중의 수분을 효율적으로 흡착하고 포집할 수 있는 친환경·무동력 물 포집 장치를 개발하는 것을 목적으로 함. | ||
| 활동내용 | 하이드로겔 구동기 기반의 물 포집 장치 개발을 위해 대기 중 수분 흡착 메커니즘과 하이드로겔의 자극 응답성 거동을 분석함. 친환경적 수자원 확보가 가능하도록 주변의 환경 변화(온도, 광원 등)에 따라 스스로 구동되는 하이드로겔 기반의 포집 장치 구조를 설계하였으며, 시제품을 직접 제작하여 외부 자극 조건에 따른 수분 포집 효율과 탈착 성능을 실험적으로 검증함. | ||
| 활동소감 | 심각해지는 환경 및 수자원 고립 문제를 공학적 아이디어로 해결해 보며, 지구환경 보전과 인류 복지에 기여하는 공학의 사회적 가치를 깊이 체득하는 뜻깊은 기회였음. 하이드로겔의 물리화학적 팽윤 특성을 기계적 구동 메커니즘과 접목하는 과정에서 바이오·재료 융합 공학에 대한 학문적 시야를 넓혔으며, 지속 가능한 발전을 위한 친환경 적정기술 개발의 중요성을 깨닫고 공학도로서 큰 보람을 느꼈음. | ||
활동자료
