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생체역학적 분석을 통한 보행 부하 감소용 인솔 개발
The Development of the Insole for Gait Load Decreasing by Biomechanics Analysis 원문보기

Journal of the Ergonomics Society of Korea = 大韓人間工學會誌, v.24 no.4, 2005년, pp.23 - 30  

이창민 (동의대학교 정보산업공학과) ,  오연주 (동의대학교 정보산업공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The mailman's shoes should be designed in due consideration of occupational features they spend most of times to walk. For that reason, the shoes required functions to reduce the foot fatigue and to protect body by dispersing the body weight to the whole foot. In this research, for the functional im...

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문제 정의

  • 프로토타입 인솔의 중족골과 뒤꿈치를 기준으로 유의성을 검토하여 이들 간의 차이가 있는지를 알아보았다. 이는 인솔 설계 시 높은 압력을 보이는 두 영역(중족골, 뒤꿈치) 에 있어서 어느 정도의 압력 차이를 기준으로 설계해야 하는지를 결정하기 위한 것이다.
  • 두 번째 실험 항목은 집배원들이 무거운 우편물을 취급한다는 점을 고려하여 집배원들에게 있어 보행 시 무게 변화에 따라 인솔이 받는 충격량과의 상관성을 알아보는 것이다. 각 무게 변화에 따른 충격량 변화 및 무게를 부여하지 않은 경우(0kg)와 무게를 부여한 경우를 3단계(3kg, 5kg, 7kg) 로 구별하여 각각 5회 반복하여 측정하였다.
  • 본 연구에서는 장시간 보행을 유발하는 업무 특성을 고려하여 발의 피로도를 최소한으로 줄여주고 인체에 가중되는 체중을 발 전체로 분산시키고자 한다. 따라서 다양한 형태의 부상으로부터 인체를 보호하고 부하를 줄일 수 있는 인솔을 개발하고자 한다. 장시간 작업을 요구하는 집배원들을 대상으로 작업화로 착용되는 단화로 발 전반에 받게 되는 충격량 및 분포 형태를 파악할 수 있었다.
  • 또한 발 형태에 따라 발생되는 압력 분포 영역도 다름을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 신발의 주요 기능 중 충격을 완화시켜 줄 수 있는 몇 가지 요소들을 고려한 생체 역학적 실험을 실시하여 신발 설계뿐 아니라 인솔에 있어서 과학적인 설계가 가능하도록 기대한다. 무게에 따른 실험 결과 본 실험에서는 0, 3, 5, 7kg으로 무게가 증가함에 따라 발 전반에 나타나는 충격량의 변화에는 큰 차이가 없었다.
  • 최근 들어 신발의 기능성이 인솔의 기능성에 좌우되고 있으나 이에 대한 연구 및 개발이 미흡하고 현재 당뇨 및 관절염 등을 보호하기 위해 개발된 인솔은 생체역학적 데이터 및 공학적 데이터베이스가 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 한 작업 형태에서 신발 착용 및 인솔 착용에 따른 문제점을 찾아내고 이를 생체 역학적 분석을 통하여 기능성 인솔 제작을 위한 기초 자료를 구축하고자 한다.
  • 고려하고자 했다. 따라서 신발의 구성 형태 상 가장 큰 문제를 발생시키는 인솔에 대한 생체역학적 실험을 통하여 충격 홉수용 기능성 인솔을 개발하게 되었다. 이러한 생체역학적 실험 결과 발 압력 분포가 고르지 못하고 이에 따라 발의 각 영역별 압력 차이가 크다는 것을 알게 되었다.
  • 또한, 기존 인솔과 프로토 타입에 대한 95% 신뢰구간의 유의성 검증 결과 모두 유의한 차이가 있음을(p-value: 0036) 알 수 있었다. 따라서 압력 분포도를 중심으로 설계된 프로토타입을 생체 역학적 분석을 통하여 보행 형태 및 발의 형태 그리고 발의 크기 및 압력 분포 영역 등을 고려하여 압력 감소를 위한 인솔 개발의 기초 자료로 사용하고자 한다.
  • DB를 구축하고자 한다. 또한 기존 인솔에 대해 보행 시의 압력 분포 변화를 조사, 분석하여 영역별 압력 조절 가능성을 확인하고 이를 바탕으로 프로토타입을 설계하여 보행 시 부하를 줄일 수 있는 충격 흡수용 기능성 인솔을 개발하고자 한다.
  • 수 있다. 본 연구에서는 장시간 보행을 유발하는 업무 특성을 고려하여 발의 피로도를 최소한으로 줄여주고 인체에 가중되는 체중을 발 전체로 분산시키고자 한다. 따라서 다양한 형태의 부상으로부터 인체를 보호하고 부하를 줄일 수 있는 인솔을 개발하고자 한다.
  • 있어 유의성이 나타났다. 이는 현재 설계된 프로토 타입이 충격 완화 기능을 보안하지 못하는 기존 인솔과의 차이점을 보여주는 것으로써 충격 기능성 인솔 설계를 위한 기초 자료가 된다. 또한, 이러한 데이터를 기준으로 중족골 영역과 뒤꿈치 영역의 우선순위를 결정하기 위한 통계적 분석 결과 (Rank Test) 압력 분포가 가장 높은 영역은 앞수평 4 - 앞수평 3 - 앞수평 2 - 앞수평 5 - 앞수평 1로 나타낼 수 있었다.
  • 이에 본 연구에서는 작업자의 보행 흐름 등 생체 역학적 실험을 통하여 근골격계질환 발병 잠재율을 줄일 수 있도록 하고 향후 기능성 인솔 개발에 필요한 생체역학적 데이터의 DB를 구축하고자 한다. 또한 기존 인솔에 대해 보행 시의 압력 분포 변화를 조사, 분석하여 영역별 압력 조절 가능성을 확인하고 이를 바탕으로 프로토타입을 설계하여 보행 시 부하를 줄일 수 있는 충격 흡수용 기능성 인솔을 개발하고자 한다.
  • 집배신발은 업무 특성 상 장시간의 보행에 따라 발생되는 근골격계의 문제점들을 보완하기 위하여 신발에 인간 공학적 기능을 고려하고자 했다. 따라서 신발의 구성 형태 상 가장 큰 문제를 발생시키는 인솔에 대한 생체역학적 실험을 통하여 충격 홉수용 기능성 인솔을 개발하게 되었다.
  • 집배신발의 충격 완화용 인솔을 제작하기 위해서 본 연구에서는 3가지 실험을 실시하였다. 첫 번째 실험은 현재 사용 중인 기존 인솔이 받는 압력 분포의 영역을 파악하는 것이다.
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참고문헌 (18)

  1. 곽창수, '운동화 중저의 경도가 주행시 발바닥의 압력 분포와 충격 흡수에 미치는 영향', 한림대학교 학위논문, 1993 

  2. 곽창수, '운동화의 착용기간에 따른 신발의 기능성 평가', 한국체육학회지, Vol. 38, No. 2, pp. 483-497, 1999 

  3. 곽창수, 이계산, 김희석 '신발의 무게가 보행효율에 미치는 영향', 한국체육학회지, Vol. 42, No. 3, pp. 677-686, 2003 

  4. 김진호, 황인극, '단기간 보행분석을 통한 노인용 고기능성 구두 개발', 산업경영시스템학회지, Vol. 27, No. 2, pp. 61-67, 2004 

  5. 류지선, 이연종, '주행시 체중에 따른 운동화 중 저경도가 충격흡수 및 후족 제어에 미치는 영향', 한국체육학회지, Vol. 37, No. 2, pp. 338-348, 1998 

  6. 박경희, 권오윤, 김영호, '정상인에서 보행속도가 발관절의 관절각과 발바닥 최대 압력 분포에 미치는 영향', KAUTPT, Vol. 10 No. 1, pp. 77-95, 2003 

  7. 서우승, '과회내 평발 형태를 지닌 러너용 전문마라톤화 개발', 신발 생체역학 심포지엄, 2004 

  8. 이기청, 최천진, '한국 여성노인용 신발의 인체공학적 기능 평가', 한국여성체육학회지, Vol. 14, No. 2, pp. 121-136, 2000 

  9. 이상도, 우동필, '보행운반의 특성과 생리학적 작업 부하에 관한 연구', Journal of the Korea institute of Plant Engineering, pp. 185-193, 2003 

  10. 이창민, 진병운, '집배원 구두의 생체역학적 영향', 한국지식산업시스템학회지, Vol. 3, No. 1, 2002 

  11. 이창민, 정은희, 'High Heel 인솔의 충격 흡수 기능이 인체의 근골격계에 미치는 영향에 관한 연구', 대한인간공학회, 춘계학술대회, 2004 

  12. 최규정, 권희자, '보행용 전문 신발과 일반 운동화의 운동 역학적 비교 분석', 한국운동역학회지, Vol. 13, No. 2, pp. 161-173, 2003 

  13. 최순복, '발의 불편감에 영향을 미치는 구두형태 및 보행특성(성인여성 발 유형을 중심으로)', 복식문화연구, Vol. 10, No.3, pp. 306-317, 2001 

  14. 한국전자통신연구원, '인간공학 기반 집배환경 연구 I', 2002 

  15. 한국전자통신연구원, '인간공학 기반 집배환경 연구 II', 2003 

  16. Dom B. Chaffin, Gunnar B.J.Andersson, 'Occupational Biomechanics', John Wiley& Sons, Inc. 

  17. Eastman Kodak Company, 'Ergonomics Design for People at Work I' 

  18. Eastman Kodak Company, 'Ergonomics Design for People at Work II' 

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