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문제 정의
- 따라서 본 연구는 액체 저장용기에 저장된 액체를 따를 때 사용자는 액체 저장용기 측면 또는 밑면에 형성된 보조손잡이를 잡을 수 있도록 하여 힘을 덜 들이고 액체를 손쉽게 따를 수 있으며, 사용자는 액체 저장용기 밑면을 지지하지 않아도 되기 때문에 액체 저장용기의 밑면에 묻어 있는 이물질이 사용자의 손에 묻게 되는 것을 방지할 수 있는 액체 저장용기를 개발하는 데 목적이 있다.
- 본 논문은 물통이나 석유통과 같이 일정량의 액체를 저장한 후, 저장된 내용물을 다른 저장장소로 옮기는데 주로 이용되는 액체 저장용기에 적절한 손잡이를 고안하여 인력물자취급시 안전성을 향상시키고 육체적 스트레스를 감소시킴으로써 사용자의 편의성을 증진시킬 목적으로 액체저장용기 손잡이의 다양한 형태 및 부착위치에 따른 사용자 선호도를 평가하여 시사점을 제공하고자 한다.
- 본 연구에서는 보조손잡이가 제공된 액체 저장용기를 개발하기 위하여 먼저 손잡이 형태 및 부착위치에 따라 8가지 유형의 모형을 제작한 다음, 남자 대학생 40명을 대상으로 용기의 상부손잡이 방향에 따른 운반시 선호되는 적절한 손잡이의 방향을 파악하고 용기의 내용물 따르기에 있어 보조손잡이의 위치 및 형태에 따른 사용자의 선호도를 조사하였다.
- 피실험자 대상의 선호도 조사를 통하여 본 연구는 다음과 같은 액체 저장용기의 설계방향을 제시하고자 한다.
가설 설정
- 6. 손잡이에 마디 또는 표면처리를 하여 미끄러짐을 방지한다.
제안 방법
- <그림 4>는 본 연구에서 선호도 평가를 통하여 개발한 보조손잡이가 부착된 프로토타입 액체 저장용기이다. 개발된 프로토타입은 내용물을 담아 운반하는 동작과 따르는 동작을 편리하게 할 수 있도록 몸체의 상부에 길이방향 손잡이와, 용기 몸체의 상부와 측면이 만나는 모서리손잡이, 그리고 용기몸체의 측면손잡이로 구성되어 있다. 상부손잡이의 경우 용기를 운반하는 상황에서는 길이방향 손잡이를 이용하고 용기의 내용물을 따르는 상황에서는 가로방향의 모서리손잡이를 선별적으로 이용할 수 있다.
- <표 3>은 용기의 내용물을 따를 때 보조손잡이의 형태 및 부착위치에 따른 8가지 조건에 대한 선호도 조사결과를 나타낸다. 내용물을 따르는 조건의 선호도 비교를 위하여 사용된 3가지 척도는 매우 높은 상관관계(최소 r=0.80)와 신뢰도계수( =0.95)를 보여 3가지 척도를 평균한 수치를 분석에 사용하였다.
- 두 번째와 세 번째 조건인 가로방향 상부손잡이를 손등이 각각 전면과 후면으로 향하게 하여 잡고 운반하는 방법은 의 모형 중 Type E~H에 해당하며 첫 번째 조건과 같은 수행방법을 통하여 운반의 편리함에 대해 조사용지에 기입하도록 하였다.
- 이 같은 척도는 주관적일 수밖에 없으며 객관적인 수치로 측정하기는 불가능하다. 따라서 이들 주관적 평가를 점수화하는 평가점수(opinion score)의 척도로서 리커트 5점 척도를 사용하여 피실험자가 각각 8가지 용기를 사용한 후 용기의 손잡이 형태 및 부착위치에 따라 선호하는 의견을 표기하도록 하였다.
- 액체 저장용기의 손잡이 형태 및 부착 위치에 따른 8가지 조건에 대한 선호도 순위를 파악하기 위하여 쌍대순위검정을 실행한다면 조합의 수는 28가지로 평가에 어려움이 따를 수밖에 없다. 따라서 피실험자를 각각 20명씩 두 개의 그룹으로 구분하여 첫 번째 그룹은 모형 Type A~D를 평가하게 하고, 두 번째 그룹은 모형 Type E~H를 평가하게 하였다. 즉, 상부손잡이의 손잡이 방향에 따라 두 개의 그룹으로 나뉜 것이다.
- 본 연구는 기존의 액체 저장용기의 문제점을 보완하는 것을 기초 디자인 개념으로 설정하고 실험결과를 통하여 적절한 손잡이의 형태 및 부착위치를 결정하였다. 또한 상기에서 열거한 Drury(1980)의 지침을 적용하여 사용자의 편의성을 증진시키는 데 목표를 두었으며 다음과 같은 디자인 선결요건을 적용하여 개발하였다.
- 모형은 상부손잡이 및 보조손잡이의 형태 및 부착위치에 따라서 다음과 같이 Type A~H까지 8가지로 구분하여 선호도의 차이를 분석하고자 한다. 또한 이들 Type 간의 선호도 차이의 원인을 분석하기 위하여 3가지 요소수준인 상부손잡이 방향(길이방향=1, 가로방향=0), 보조손잡이 부착위치(측면=1, 밑면=0), 보조손잡이 방향(길이방향=1, 가로방향=0)으로 코딩 하여 ANOVA를 통해 주효과 분석 및 상호작용효과를 검증하고자 한다.
- 모형은 상부손잡이 및 보조손잡이의 형태 및 부착위치에 따라서 다음과 같이 Type A~H까지 8가지로 구분하여 선호도의 차이를 분석하고자 한다. 또한 이들 Type 간의 선호도 차이의 원인을 분석하기 위하여 3가지 요소수준인 상부손잡이 방향(길이방향=1, 가로방향=0), 보조손잡이 부착위치(측면=1, 밑면=0), 보조손잡이 방향(길이방향=1, 가로방향=0)으로 코딩 하여 ANOVA를 통해 주효과 분석 및 상호작용효과를 검증하고자 한다.
- 본 연구는 기존의 액체 저장용기의 문제점을 보완하는 것을 기초 디자인 개념으로 설정하고 실험결과를 통하여 적절한 손잡이의 형태 및 부착위치를 결정하였다. 또한 상기에서 열거한 Drury(1980)의 지침을 적용하여 사용자의 편의성을 증진시키는 데 목표를 두었으며 다음과 같은 디자인 선결요건을 적용하여 개발하였다.
- 사용자의 선호도 조사는 리커트 합산등급척도(Likert summated rating method)와 쌍대순위검정(pairwise ranking test)을 적용하여 평가하고 이 평가 자료를 통계적 분석결과에 따라 액체저장용기의 새로운 설계방향을 설정하여 최종적으로 사용자의 편의성을 향상시킨 보조손잡이가 부착된 액체 저장용기의 프로토타입을 개발하였다.
- 용기제작 측면에서 보조손잡이의 부착위치는 하나의 모형에 옆면과 밑면에 동시에 부착할 수 있기 때문에 <그림 2>와 같이 실제 4개의 모형만 제작해도 8가지의 실험조건을 충족시킬 수 있었다. 실험용 모형용기는 몸체 상부의 양쪽면에 각각 주입/배출구와 공기구멍의 형상을 만들고 몸체의 중앙에 길이방향 또는 가로방향 상부손잡이와, 몸체의 측면과 밑면에 돌출되지 않고 용기의 안쪽으로 들어가게 길이방향과 가로방향 보조손잡이로 조각하여 사용자가 모형의 손잡이를 잡고 내용 물을 따르는 동작을 취할 수 있게 하였다.
- 이들 중 대부분은 육체적 운동이나 인력물자취급에 경험이 있다고 응답하였다. 실험을 시작하기 전에 피실험자들은 실험절차와 방법에 익숙해지기 위한 교육을 받았고, 실험중 피실험자들은 가벼운 운동복과 운동화를 착용한 후 실험에 참여하도록 하였다. <표 1>은 본 실험에 참여한 피실험자의 연령, 신장, 몸무게 등의 인구통계적 자료를 측정한 결과의 요약이다.
- 리커트 5점 척도 평가 후 이들 세 가지 운반방법 간의 운반상의 편리성 정도를 순위로 응답케 하는 쌍대순위검정을 실시하였다. 이를 위해서 ① 길이방향 손잡이 : 가로방향 손잡이(손등 전면) ② 길이방향 손잡이 : 가로방향 손잡이(손등 후면) ③ 가로방향 손잡이(손등 전면) : 가로방향 손잡이(손등 후면)의 총 세 가지의 조합(combination)을 구성하여 둘 중 하나 더 편리한 것을 각각 선택하도록 하였다.
- 제작된 8가지 모형을 사용하여 내용물을 따르는 조건의 선호도 비교를 위하여 피실험자로 하여금 과 같은 동작으로 해당용기를 기울여 근접해서 바닥에 놓인 다른 용기에 내용물을 따르는 동작(대략 피실험자의 무릎 높이)을 취하게 한 다음 편리성에 대해 리커트 5점 척도로 선호도를 기입하도록 하였다.
- 첫 번째 조건인 길이방향 상부손잡이를 잡고 운반하는 방법은 의 모형 중 Type A~D에 해당하며 피실험자가 길이방향으로 형성된 손잡이를 잡고 5m의 거리를 운반한 후 운반손잡이의 편리함에 대해 다음과 같은 리커트 5점 척도를 사용하여 조사용지에 직접 기입하도록 하였다.
- <표 2>는 운반방법에 따른 액체 저장용기와 통제조건인 종래의 용기에 대한 선호도 조사결과로서 용기 운반시 손잡이의 방향과 파악(grasp)방식에 따른 피실험자의 편리성에 대한 평가점수를 나타낸다. 평가순위는 상부손잡이 방향 및 파악방식에 따른 세 가지 방법에 대한 전체 피실험자들의 순위평가 결과를 합산한 후 최저수치부터 상위 순위를 결정하는 방법을 사용하였다. 또한 세 가지 방법 간의 차이를 알기 위하여 ANOVA를 실시하였다.
- 제작된 8가지 모형을 사용하여 내용물을 따르는 조건의 선호도 비교를 위하여 피실험자로 하여금 <그림 1>과 같은 동작으로 해당용기를 기울여 근접해서 바닥에 놓인 다른 용기에 내용물을 따르는 동작(대략 피실험자의 무릎 높이)을 취하게 한 다음 편리성에 대해 리커트 5점 척도로 선호도를 기입하도록 하였다. 피실험자들이 모형을 들고 내용물을 따르는 동작을 취하는 시간은 실제 액체가 가득 찬 용기를 사용하여 액체를 전부 유출시키는 시간을 측정(20초)하여 이를 적용하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 참여한 피실험자는 과거에 근골격계질환이나 심혈관계 질환의 경험이 없는 건강한 남자 대학생 40명이었다. 이들 중 대부분은 육체적 운동이나 인력물자취급에 경험이 있다고 응답하였다.
- 또한 길이방향이란 손잡이의 부착면이 용기의 긴 면과 일치하면 길이방향이며 짧은 면과 같은 방향이면 가로방향이라고 명명하였다. 상부손잡이와 길이방향 보조손잡이에 적용된 둥근 막대모양 손잡이의 재질은 나무로서 길이는 12cm, 지름은 2.5cm, 손이 들어갈 수 있는 공간은 3cm이며 가로 방향 보조손잡이의 치수는 12(W) × 8(H) × 3(D)cm로 손가락을 거는 부분의 내부 돌출길이는 4cm로 제작하였다.
- 본 연구에서 고안한 다양한 손잡이 형태 및 부착 위치의 조건에 대한 각각의 선호도 조사를 위해서는 실제 액체 저장용기를 제작하여 실험을 한다면 실험의 외적 타당도는 높아질 것이다. 하지만 플라스틱 사출성형을 위한 금형제작 비용이 높아 기존의 액체 저장용기와 동일한 크기(일반 액체 저장용기와 같은 33(W)×18(D)×35(H)cm)의 모형(mockup)을 제작하였다. 모형의 소재는 미송목재를 사용하여 액체 저장용기의 형상과 최대한 유사하게 조각하였으며 무게는 용기에 등유를 가득 채웠을 때와 같은 무게인 14kg 중량으로 만들었다.
데이터처리
- Type 간 선호도 차이의 이유를 구체적으로 파악하기 위하여 3원 변량분석(3-way ANOVA)을 하여 3가지 요소의 주효과 및 상호작용효과를 분석하였다. 그 결과는 <표 4>에서 나와 있듯이 보조손잡이 위치가 가장 큰 주효과를 보였고 다음으로 보조손잡이 방향과 상부손잡이 방향이 그 뒤를 이었는데 이는 3개 주효과 모두가 통계적으로 매우 유의한 수준을 보였다.
- 평가순위는 상부손잡이 방향 및 파악방식에 따른 세 가지 방법에 대한 전체 피실험자들의 순위평가 결과를 합산한 후 최저수치부터 상위 순위를 결정하는 방법을 사용하였다. 또한 세 가지 방법 간의 차이를 알기 위하여 ANOVA를 실시하였다. 분석결과 이들 방법 간에는 <표 2>에서 보는 바와 같이 통계적으로 유의한 차이를 보였다.
- 리커트 5점 척도 평가 후 이들 세 가지 운반방법 간의 운반상의 편리성 정도를 순위로 응답케 하는 쌍대순위검정을 실시하였다. 이를 위해서 ① 길이방향 손잡이 : 가로방향 손잡이(손등 전면) ② 길이방향 손잡이 : 가로방향 손잡이(손등 후면) ③ 가로방향 손잡이(손등 전면) : 가로방향 손잡이(손등 후면)의 총 세 가지의 조합(combination)을 구성하여 둘 중 하나 더 편리한 것을 각각 선택하도록 하였다.
- 선호도 조사결과는 SPSS 통계 package를 이용하여 다음과 같이 빈도분석, 평균값분석, ANOVA 및 쌍대비교분석 등을 실시하였다. <표 2>는 운반방법에 따른 액체 저장용기와 통제조건인 종래의 용기에 대한 선호도 조사결과로서 용기 운반시 손잡이의 방향과 파악(grasp)방식에 따른 피실험자의 편리성에 대한 평가점수를 나타낸다.
성능/효과
- 1. 에서 보여 진 것처럼 용기를 운반할 때 용기 상부 손잡이의 방향은 길이방향이 가로방향보다 더 적절하다.
- 2. 의 주효과 분석결과의 시사점으로 보조손잡이의 부착위치는 용기의 측면, 보조손잡이의 방향은 가로방향, 용기의 내용물을 따를 때는 상부손잡이는 가로방향이 적절하다.
- 3. 상부손잡이의 방향은 용기를 운반할 때와 용기의 내용물을 따를 때 간의 선호하는 손잡이 방향이 상반되기 때문에 용기 상부손잡이는 운반과 따를 때의 두 가지 요건을 충족하도록 길이방향과 가로방향을 함께 제공하는 디자인이 필요하다. 즉 운반시에는 상부손잡이가 길이방향이며 측면 보조손잡이일 때 최고로 선호되나 상부손잡이가 가로방향이며 밑면 보조손잡이가 부착되었을 때 선호도가 가장 떨어지는 것으로 판명되었다.
- 그 결과는 에서 나와 있듯이 보조손잡이 위치가 가장 큰 주효과를 보였고 다음으로 보조손잡이 방향과 상부손잡이 방향이 그 뒤를 이었는데 이는 3개 주효과 모두가 통계적으로 매우 유의한 수준을 보였다.
- 분석결과 이들 방법 간에는 <표 2>에서 보는 바와 같이 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 또한 이들 방법간 쌍대비교결과 종래의 용기가 가장 선호되었으며 손등후면 가로방향이 다음으로 선호되었고 손등전면 가로방향이 선호도에서 가장 뒤떨어졌다.
- 개발된 프로토타입의 향후 제작방안은 다음과 같다. 물통이나 석유통 등의 용도로 사용할 수 있도록 플라스틱 사출성형이 바람직한 것으로 보이므로 polypropylene이나 polyethylene 열가소성 수지를 이용하며 이를 가열하여 용융시키고, 용융된 재료를 가는 구멍을 통해 블로우 성형(blow molding) 방법을 통해 금형 내에 유입시키는 제작방법을 통하여 본 연구에서 개발한 용기의 손잡이의 형상을 쉽게 성형할 수 있다.
- (1993)도 문손잡이와 나사를 조이기 위해 손목을 회전시키는 동작에 있어 최대의 힘은 회외 동작이 회내 동작에서 보다 더 크다는 것을 밝힌 바 있다. 본 실험에서 용기 운반시 손잡이의 방향에 따른 편리성에 영향을 미치는 직접적인 요인이 악력과 회전력은 아니지만 본 연구의 평가결과를 분석해 보면 이들 변수 사이에 상당한 상관관계가 있음을 유추하여 볼 수 있다.
- 본 연구 결과 개발된 액체 저장용기의 프로토타입은 용기의 측면 또는 측면과 밑면이 만나는 모서리 보조손잡이를 형성함으로써 사용자가 액체를 따를 때 편리함을 느낄 수 있고 또한 액체 저장용기의 밑면을 받치지 않고도 내용물을 따를 수 있기 때문에 무리한 힘이 요구되지 않으며 액체 저장용기의 밑면의 이물질이 사용자의 손에 묻지 않는 효과가 있다.
- 이 같은 주효과와 함께 이들 3개 요소가 상호작용하여 선호도에 미치는 영향을 분석한 결과 상부손잡이 방향과 보조손잡이 부착위치는 유의한 상호작용을 보였다. 즉, Type G처럼 상부손잡이가 가로방향이고 보조손잡이가 측면인 경우에 매우 선호되나 Type F처럼 상부손잡이 방향이 가로방향이고 보조손잡이 위치가 밑면인 경우 매우 낮은 선호도를 보인다는 것이다.
- 001 수준에서 유의한 차이를 보였다. 이들 Type 간 쌍대 비교를 한 결과 Type C가 가장 선호되었으며 Type B가 가장 낮은 선호도를 보였다. Type A와 Type D 간에는 통계적으로 유의하지 않았으나 한계적인 차이(marginal difference)는 보였다.
- 그러나 4개의 쌍대비교는 유의한 차이를 보이지 않았다. 전반적으로 보아서 Type C와 Type G가 가장 선호되며 다음으로 Type E와 Type A가 선호되었고, Type F와 Type B, Type H는 낮은 선호도를 보였다.
- 상부손잡이의 방향은 용기를 운반할 때와 용기의 내용물을 따를 때 간의 선호하는 손잡이 방향이 상반되기 때문에 용기 상부손잡이는 운반과 따를 때의 두 가지 요건을 충족하도록 길이방향과 가로방향을 함께 제공하는 디자인이 필요하다. 즉 운반시에는 상부손잡이가 길이방향이며 측면 보조손잡이일 때 최고로 선호되나 상부손잡이가 가로방향이며 밑면 보조손잡이가 부착되었을 때 선호도가 가장 떨어지는 것으로 판명되었다. 따라서 용기 디자인시 단순히 한 개의 요소만을 고려하기 보다는 다양한 요소를 동시에 고려하여 이들 요소간의 상호작용효과를 사전에 검토하여야 할 것이다.
- 이 같은 주효과를 풀어서 설명하자면 보조손잡이의 부착 위치가 측면이면 밑면보다 선호하고, 보조손잡이의 방향은 가로방향을 길이방향보다 선호하며, 상부손잡이 방향 또한 가로방향을 길이방향 보다 선호한다는 것이다. 즉, 이 같은 조건을 충족한 Type G를 가장 선호하며 그 주효과가 가장 적게 나타나는 상부 손잡이만 길이방향인 Type C도 높게 선호한 것으로 나타났다. 역으로 보조손잡이가 밑면이고 방향도 길이방향인 Type F와 Type B는 매우 낮게 선호되었다는 것을 실증자료는 보여주고 있다.
후속연구
- 관련된 장래에 요구되는 연구 내용 및 방향에 대해 살펴보면, 본 실험의 조건으로 운반과 내용물 따르기 동작이 있었으나 적재나 하역 등과 같은 다른 여러 가지의 동작에 대해서도 용기의 손잡이 형태나 부착위치에 따른 편리성 및 선호도 조사가 뒤따라야 할 것이다. 또한 본 연구에서는 용기를 기울여 액체를 따르는 높이를 무릎높이로 한정하여 따르는 동작을 실시하여 평가하였지만 허리높이에서 내용물을 따르는 동작 등 높이에 따른 손잡이의 형태 및 부착위치의 선호도의 변화를 관찰해 볼 필요가 있다고 판단된다.
- 그러나 기존 액체 저장용기는 과 같은 동작으로 액체를 따를 경우, 본 연구의 배경 및 목적에서 기술한 바와 같이 용기의 밑면에 무리한 힘을 지속적으로 가해야 할 뿐만 아니라 밑면의 이물질로 인한 사용자의 손을 오염시키는 문제점이 있었다.
- 즉 실제 용기에서는 액체를 유출시킴에 따라서 무게가 변하기 때문에 본 연구의 결과에 영향을 미칠 수도 있으므로 추후 이에 대한 보완적인 연구가 필요하다. 더욱이 본 연구에서 제시한 2가지 프로토타입을 실제 제작하여 기존의 용기 그리고 실험에서 제안한 용기 등과의 비교평가를 통해 최적의 디자인이 도출되어야 할 것이다. 이를 위하여 피실험자의 주관적인 선호도 조사뿐만 아니라 객관적인 평가방법 즉, 생체역학적방법과 생리학적인 평가방법의 도입도 필요하다고 강조한다.
- 즉 운반시에는 상부손잡이가 길이방향이며 측면 보조손잡이일 때 최고로 선호되나 상부손잡이가 가로방향이며 밑면 보조손잡이가 부착되었을 때 선호도가 가장 떨어지는 것으로 판명되었다. 따라서 용기 디자인시 단순히 한 개의 요소만을 고려하기 보다는 다양한 요소를 동시에 고려하여 이들 요소간의 상호작용효과를 사전에 검토하여야 할 것이다.
- 관련된 장래에 요구되는 연구 내용 및 방향에 대해 살펴보면, 본 실험의 조건으로 운반과 내용물 따르기 동작이 있었으나 적재나 하역 등과 같은 다른 여러 가지의 동작에 대해서도 용기의 손잡이 형태나 부착위치에 따른 편리성 및 선호도 조사가 뒤따라야 할 것이다. 또한 본 연구에서는 용기를 기울여 액체를 따르는 높이를 무릎높이로 한정하여 따르는 동작을 실시하여 평가하였지만 허리높이에서 내용물을 따르는 동작 등 높이에 따른 손잡이의 형태 및 부착위치의 선호도의 변화를 관찰해 볼 필요가 있다고 판단된다.
- 본 연구에서 고안한 다양한 손잡이 형태 및 부착 위치의 조건에 대한 각각의 선호도 조사를 위해서는 실제 액체 저장용기를 제작하여 실험을 한다면 실험의 외적 타당도는 높아질 것이다. 하지만 플라스틱 사출성형을 위한 금형제작 비용이 높아 기존의 액체 저장용기와 동일한 크기(일반 액체 저장용기와 같은 33(W)×18(D)×35(H)cm)의 모형(mockup)을 제작하였다.
- 한편 본 연구는 실제 용기가 아닌 모형을 가지고 실험을 실행한 한계가 있으므로 장래 연구에서는 실제 용기 제작에 따른 실험이 필요하다고 생각된다. 즉 실제 용기에서는 액체를 유출시킴에 따라서 무게가 변하기 때문에 본 연구의 결과에 영향을 미칠 수도 있으므로 추후 이에 대한 보완적인 연구가 필요하다. 더욱이 본 연구에서 제시한 2가지 프로토타입을 실제 제작하여 기존의 용기 그리고 실험에서 제안한 용기 등과의 비교평가를 통해 최적의 디자인이 도출되어야 할 것이다.
- 그러므로 이러한 문제점을 개선하기 위해서 용기를 소형화시킬 수도 있으나 액체 저장용기에 손잡이를 제공한다면 표준 용량을 유지하면서도 MAWL을 상승시켜 보다 안전한 방법으로 내용물을 따르는 작업을 수행할 수 있다. 즉, 보조손잡이가 부착된 액체 저장용기의 개발을 통해서 물체의 체감무게를 줄여서 다양한 사용자 집단에 도움이 되도록 할 필요성이 있다고 판단된다.
- 한편 본 연구는 실제 용기가 아닌 모형을 가지고 실험을 실행한 한계가 있으므로 장래 연구에서는 실제 용기 제작에 따른 실험이 필요하다고 생각된다. 즉 실제 용기에서는 액체를 유출시킴에 따라서 무게가 변하기 때문에 본 연구의 결과에 영향을 미칠 수도 있으므로 추후 이에 대한 보완적인 연구가 필요하다.
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