[논문]모자 압박감의 객관적인 평가방법 개발 (제 1 보)

전영민; 박정희; 한문희; 강태진

문제 정의

따라서 본 연구에서는 쾌적한 감성 모자 개발을 위해 모자 착용 시 가해지는 하중을 측정하고 주관적인 착용감을 평가하여 이들 상관관계로부터 모자 착용감성을 객관적으로 평가할 수 있는 tool을 개발하고자 하였다.
두 번째 단계로, 모자에 의한 압력과 그 분포지수 등을 객관적으로 측정하고 주관적 쾌적감을 평가하여 Comfortable Fittability Index를 구하고자 한다. 마지막 단계로 모자의 압력을 객관적으로 측정하여 HP와 C.F.I.로 나타낼 수 있는 장치를 개발하고자 한다.
본 연구는 모자 착용 시에 느껴지는 압박감을 객관적으로 평가할 수 있는 tool을 개발하기 위한 첫 번째 단계로 소재에 따른 모자의 지지력과 압력을 살펴보았으며 모자 내 압력 분포를 측정할 수 있는 대표점을 찾아보았다. 후속연구로는 피험자 착용 실험을 통해 감성을 측정하여 객관적인 측정결과와 착용 감성 간의 상관관계로부터 모자 착용 감성을 객관적으로 평가할 수 있는 tool을 완성하고자 한다.
, 2004), 머리카락의 많고 적음과 헤어스타일에 따라 오차가 크게 발생하는 문제가 있다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위해 두상 마네킹을 사용한 모자내 압력 측정기를 제작하였다.

가설 설정

머리의 형태가 좌우 대칭이라 가정하고 마네킹의 좌측 반구의 모자 착용 부위에 등간으로 89개의 측정점을 선정하였다. 모자 착용 시 센서와 전선이 마네킹 위로 돌출하여 압력이 높아지는 일이 발생하지 않도록 각 측정점에 센서가 위치할 구멍과 전선 통로를 만들었다.
모자의 지지력은 착용자의 머리에서 모자가 벗겨지는데 필요한 힘과 같다고 가정하고 모자가 벗겨지는 데 필요한 하중을 측정하였다. 인스트론 하부에 두상 마네킹을 고정시키고 마네킹에 측정 모자를 씌운 후 당기면서 모자가 벗겨지는 순간의 하중을 기록하였다.

제안 방법

그 첫 단계로 모자에 가해지는 하중과 모자가 견디는 최대 풍속을 측정하여 Holding Power를 평가하고자 한다. 두 번째 단계로, 모자에 의한 압력과 그 분포지수 등을 객관적으로 측정하고 주관적 쾌적감을 평가하여 Comfortable Fittability Index를 구하고자 한다.
한다. 두 번째 단계로, 모자에 의한 압력과 그 분포지수 등을 객관적으로 측정하고 주관적 쾌적감을 평가하여 Comfortable Fittability Index를 구하고자 한다. 마지막 단계로 모자의 압력을 객관적으로 측정하여 HP와 C.
인스트론을 사용하여 모자를 벗기는데 필요한 인장 하중을 측정하고 풍동실험기를 사용하여 한계풍속을 측정하여 모자의 지지력을 나타내었다. 또한 모자에 의한 압력을 부위별로 측정하여 압력의 분포 정도와 압력이 집중된 부위를 확인하였다.
머리의 형태가 좌우 대칭이라 가정하고 마네킹의 좌측 반구의 모자 착용 부위에 등간으로 89개의 측정점을 선정하였다. 모자 착용 시 센서와 전선이 마네킹 위로 돌출하여 압력이 높아지는 일이 발생하지 않도록 각 측정점에 센서가 위치할 구멍과 전선 통로를 만들었다. 또한 모자 직물의 능선이나 밴드의 굴곡 영향을 받지 않도록 하기 위하여 센서에 금속 캡을 씌웠다.
모자에 따른 차이를 객관적으로 평가하기 위하여 두상 마네킹을 사용하여 모자 내 압력 분포를 측정하였다. 머리의 형태가 좌우 대칭이라 가정하고 마네킹의 좌측 반구의 모자 착용 부위에 등간으로 89개의 측정점을 선정하였다.
측정 시 모자 챙의 각도는 실제 착용 상황에 가깝게 수평면에 대해 10° 들린 상태이며 힘의 방향은 수직선에 대해 5° 기울어지도록 착용시켰다. 모자의 사이즈별로 6개의 샘플을 사용하여 샘플 당 5회씩 측정하여 평균하였다.
측정시 모자 챙의 각도는 실제 착용 상황에 유사하도록 수평면에 대해 10° 들린 상태이며 풍향은 마네킹 정면으로 수평면과 평행하게 하였다. 모자의 사이즈별로 6개의 샘플을 사용하여 샘플당 3회씩 측정하여 평균하였다.
모자의 압박감을 객관적으로 평가하기 위한 tool을 개발하기 위한 기초 연구로 모자를 착용했을 때의 지지력과 쾌적감을 평가하였다. 인스트론을 사용하여 모자를 벗기는데 필요한 인장 하중을 측정하고 풍동실험기를 사용하여 한계풍속을 측정하여 모자의 지지력을 나타내었다.
설문내용은 모자의 구매, 착용, 관리 실태와 불만 및 개선 요구사항에 관한 항목으로 구성되어 있으며 설문조사 기간은 2003년 12월 17일~2004년 1월 7일까지 22일 동안 이루어졌다.
실제 바람에 의해 모자가 벗겨지는 상황을 모사하기 위하여 풍동시험기를 사용하여 풍속을 서서히 증가시키면서 모자가 벗겨지는 순간의 풍속을 측정하였다. <Fig.
데 필요한 하중을 측정하였다. 인스트론 하부에 두상 마네킹을 고정시키고 마네킹에 측정 모자를 씌운 후 당기면서 모자가 벗겨지는 순간의 하중을 기록하였다. 측정 시 모자 챙의 각도는 실제 착용 상황에 가깝게 수평면에 대해 10° 들린 상태이며 힘의 방향은 수직선에 대해 5° 기울어지도록 착용시켰다.
쾌적감을 평가하였다. 인스트론을 사용하여 모자를 벗기는데 필요한 인장 하중을 측정하고 풍동실험기를 사용하여 한계풍속을 측정하여 모자의 지지력을 나타내었다. 또한 모자에 의한 압력을 부위별로 측정하여 압력의 분포 정도와 압력이 집중된 부위를 확인하였다.
인스트론 하부에 두상 마네킹을 고정시키고 마네킹에 측정 모자를 씌운 후 당기면서 모자가 벗겨지는 순간의 하중을 기록하였다. 측정 시 모자 챙의 각도는 실제 착용 상황에 가깝게 수평면에 대해 10° 들린 상태이며 힘의 방향은 수직선에 대해 5° 기울어지도록 착용시켰다. 모자의 사이즈별로 6개의 샘플을 사용하여 샘플 당 5회씩 측정하여 평균하였다.
풍동시험기 내부에 두상 마네킹을 고정하고 모자를 씌운 후 30초당 5 m/s 씩 풍속을 증가시켜 모자가 벗겨지는 순간의 풍속을 측정하였다. 측정시 모자 챙의 각도는 실제 착용 상황에 유사하도록 수평면에 대해 10° 들린 상태이며 풍향은 마네킹 정면으로 수평면과 평행하게 하였다. 모자의 사이즈별로 6개의 샘플을 사용하여 샘플당 3회씩 측정하여 평균하였다.
측정하였다. 풍동시험기 내부에 두상 마네킹을 고정하고 모자를 씌운 후 30초당 5 m/s 씩 풍속을 증가시켜 모자가 벗겨지는 순간의 풍속을 측정하였다. 측정시 모자 챙의 각도는 실제 착용 상황에 유사하도록 수평면에 대해 10° 들린 상태이며 풍향은 마네킹 정면으로 수평면과 평행하게 하였다.
풍동시험기를 사용하여 모자가 벗겨지는데 필요한 풍속을 측정하였다. 풍동시험기 내부에 두상 마네킹을 고정하고 모자를 씌운 후 30초당 5 m/s 씩 풍속을 증가시켜 모자가 벗겨지는 순간의 풍속을 측정하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 신축성이 없는 모자(S)와 폴리우레탄을 사용하여 신축성을 부과한 직물과 밴드를 이용한 모자(F)를 시료로 사용하였다. 신축성 모자 F는 밴드에 의해 둘레가 1cm 가량 수축된 형태이며 늘어날 수 있어 구간으로 표시하였다.
실험에 사용한 마네킹 1은 둘레가 58cm 이상인 모자에 사용할 수 있는 크기로 모자 착용 시 모자 하단의 밴드 접촉 부위의 둘레가 55.8cm이고, 마네킹 2는 둘레가 59cm 이상인 모자에 사용할 수 있는 크기로 밴드 접촉 부위의 둘레가 56.5cm였다.
또한 모자 직물의 능선이나 밴드의 굴곡 영향을 받지 않도록 하기 위하여 센서에 금속 캡을 씌웠다. 압력 센서는 load cell LM-500GA(KYOWA ELECTRONIC INSTRUMENT CO. LTD, Japan)를 사용하였고 Data 처리는 PCD-30A를 사용하였다. 마네킹에 모자를 씌웠을 때 동일한 위치에 같은 부위가 접족하도록 기준선을 표시하여 사용하였다.
연구의 첫 단계로 스포츠·레저 활동가 및 모자를 착용하는 남녀 453명을 대상으로 현재 착용하고 있는 모자에 관한 설문조사를 실시하였다. 설문내용은 모자의 구매, 착용, 관리 실태와 불만 및 개선 요구사항에 관한 항목으로 구성되어 있으며 설문조사 기간은 2003년 12월 17일~2004년 1월 7일까지 22일 동안 이루어졌다.

성능/효과

F-Cap은 신축성 직물과 밴드로 이루어져 있어 머리에 밀착되어 지지력이 좋으며 모자의 사이즈가 커질수록 지지력이 감소하는 정도가 작고 특히 인장력이 서서히 증가할 때 적응력이 우수한 것을 알 수 있었다.
특징적인 것은 사이즈에 관계없이 F-Cap이 S-Cap보다 높은 값을 나타내었다. F-OSFA와 F-MXL은 S-58보다 최대하중이 낮았음에도 불구하고 한계풍속은 S-58, S-59 보다 높은 값을 나타냈다. 이것은 극단적인 힘으로 빠르게 잡아당기는 형태의 실험인 인장실험과는 달리 풍속실험은 힘이 서서히 증가하기 방식이므로 F-Cap은 신축성 소재를 사용하여 서서히 증가하는 힘에 대한 적응력이 좋아 실제 착용 시에는 인장실험에서 나타난 것보다 지지력이 더 좋을 것임을 예상할 수 있다.
최대 하중이 같은 모자의 한계풍속을 비교했을 때, F-Cap이 S-Cap보다 높은 한계풍속을 나타내었다. 그러므로 모자의 소재와 밴드에 신축성이 없는 소재를 사용할 경우 모자가 머리에 비해 조금만 커도 작은 힘에 의해 쉽게 움직여 벗겨지는 반면, 신축성 소재를 사용할 경우 모자가 머리에 밀착되어 작은 힘에는 모자가 움직이지 않고 지지력이 좋아 쉽게 벗겨지지 않으며 모자가 머리보다 커져도 어느 정도의 지지력을 유지하는 것을 알 수 있었다.
모자를 장기간 착용 시에 느끼는 불편점을 묻는 질문에 대해서 '땀이 차고 더워서 불편하다'라는 응답이 46.2%로 가장 많았으며 '조여서 불편하다'라는 응답이 27.0%로 열적 불쾌감과 압박 불쾌감이 모자 착용감에 큰 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 4).
이또한 F-Cap이 실제 착용 시 모자의 지지력이 우수할 것으로 기대되는 결과이다. 모자별 peak-load 그래프의 기울기를 비교해 보면 F-Cap은 S-Cap보다 기울기가 커서 peak load 증가 시 한계풍속 증가량이 S-Cap보다 더 큰 것을 알 수 있었다.
모자에 대해 바라는 점을 묻는 질문에 전체 응답자의 20.9%가 '모자의 조임이 적당해서 편해야 한다'라고 응답하였고, 19.5%가 '땀 배출이 빨라야 한다', 13.5%가 '땀 냄새 등이 나지 않아야 한다'라고 응답하여, 모자의 쾌적감 증진을 위해서 모자의 압박감 해소와 땀 배출이 중요한 것을 확인할 수 있었다.
모자에 의한 압력을 측정한 결과 모자 소재의 종류나 사이즈에 관계없이 압력의 분포 형태는 유사하게 나타났다. 모자의 밴드 둘레 부위는 직물 부위보다 전반적으로 높은 압력을 나타내었으며 높은 압력을 나타낸 부위는 두상이 큰 굴곡을 나타내는 부위인 이마뼈끝, 측두골의 곡면 등과 모자의 단단한 부위인 챙 가장자리와 이마의 심지 부위와 모자의 밴드가 두상에 밀착되는 뒤통수 부위 등으로 나타났다.
모자의 밴드 둘레 부위는 직물 부위보다 전반적으로 높은 압력을 나타내었으며 높은 압력을 나타낸 부위는 두상이 큰 굴곡을 나타내는 부위인 이마뼈끝, 측두골의 곡면 등과 모자의 단단한 부위인 챙 가장자리와 이마의 심지 부위와 모자의 밴드가 두상에 밀착되는 뒤통수 부위 등으로 나타났다. 전반적으로 모자가 머리와 밀착되는 부분이 압력이 높고 모자의 소재별, 사이즈별 압력 차이를 잘 나타내는 것으로 나타났다.
모자의 압박감에 대한 질문에 대해서 75%의 응답자가 압박감으로 불편함을 느낀다고 답하였고, 압박감 때문에 불편함을 느끼는 구체적 인 부위는 모자 내 심지와 피부가 직접적으로 닿는 이마 42%, 딱딱한 모자 챙의 끝부분이 닿는 부위 25%, 뒤통수 12%, 밴드 전체 11% 등으로 나타났다.
9>은 모자 내 측정점 89부위의 압력을 측정점 위치에 따라 나타낸 것이다. 모자의 종류나 사이즈에 관계없이 측정점에 따라 분포 형태가 비슷하게 나타나는 것을 알 수 있었다. 모자의 밴드 둘레 부위는 직물 부위보다 전반적으로 높은 압력을 나타내었다.
모자 소재별로 비교하면, S-Cap은 모자 내 평균 압력이 높고, 모자와 머리가 접촉하지 않거나 밀착되지 않는 부위에서는 매우 낮은 압력이 나타나는 반면 모자의 딱딱한 챙 끝부분이 머리뼈와 닿는 부위와 모자와 머리가 밀착되는 몇 부위에 높은 압력이 집중되는 것으로 예상된다. 신축성 소재를 사용한 F-Cap은 S-Cap에 비해 모자 내 평균 압력이 낮고, 국소 부위에 압력이 집중되지 않고 압력이 분산되어 전체적으로 낮은 압력이 고르게 분포하고 있는 것을 알 수 있었다.
이상의 결과로부터 S-Cap은 머리에 맞는 사이즈일 때 모자가 마네킹에 밀착되어 강한 지지력을 나타내지만 모자의 사이즈가 증가하면 머리를 지지하는 힘이 급격히 감소하여 쉽게 벗겨지는 것을 알 수 있었다. F-Cap은 신축성 직물과 밴드로 이루어져 있어 머리에 밀착되어 지지력이 좋으며 모자의 사이즈가 커질수록 지지력이 감소하는 정도가 작고 특히 인장력이 서서히 증가할 때 적응력이 우수한 것을 알 수 있었다.
인장 하중과 한계풍속을 즉정한 결과, F-Cap은 인장 초기에 하중이 크게 증가하였고, 같은 사이즈의 S-Cap보다 최대 하중이 크고 모자 사이즈 증가에 따른 최대 하중의 감소가 적었다. 최대 하중이 같은 모자의 한계풍속을 비교했을 때, F-Cap이 S-Cap보다 높은 한계풍속을 나타내었다.
7>을 살펴보면 한계풍속도 사이즈 증가에 따라 감소하는 것을 볼 수 있다. 인장실험 결과와 마찬가지로 S-Cap은 사이즈가 감소함에 따라 한계풍속이 급격히 감소하는 반면, F-Cap은 사이즈 증가에 따른 한계풍속 변화가 완만하게 나타났다. 특징적인 것은 사이즈에 관계없이 F-Cap이 S-Cap보다 높은 값을 나타내었다.
모자의 밴드 둘레 부위는 직물 부위보다 전반적으로 높은 압력을 나타내었으며 높은 압력을 나타낸 부위는 두상이 큰 굴곡을 나타내는 부위인 이마뼈끝, 측두골의 곡면 등과 모자의 단단한 부위인 챙 가장자리와 이마의 심지 부위와 모자의 밴드가 두상에 밀착되는 뒤통수 부위 등으로 나타났다. 전반적으로 모자가 머리와 밀착되는 부분이 압력이 높고 모자의 소재별, 사이즈별 압력 차이를 잘 나타내는 것으로 나타났다. 모자 소재별로 비교하면, S-Cap은 모자 내 평균 압력이 높고, 모자와 머리가 접촉하지 않거나 밀착되지 않는 부위에서는 매우 낮은 압력이 나타나는 반면 모자의 딱딱한 챙 끝부분이 머리뼈와 닿는 부위와 모자와 머리가 밀착되는 몇 부위에 높은 압력이 집중되는 것으로 예상된다.

후속연구

찾아보았다. 후속연구로는 피험자 착용 실험을 통해 감성을 측정하여 객관적인 측정결과와 착용 감성 간의 상관관계로부터 모자 착용 감성을 객관적으로 평가할 수 있는 tool을 완성하고자 한다.

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