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문제 정의
- 설계 대안이라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 휠체어를 사용하는 지체 장애인을 대상으로 승하강성의 편이성 향상에 도움을 줄 수 있는 보조도구의 개발에 관한 연구를 실시하였다.
- 본 연구는 휠체어를 사용하는 지체 장애인을 대상으로 자동차 승하강성 문제점 분석 및 개선 방안을 제시하였다. 자동차 승하강성 인터뷰 및 설문 조사를 통해 장애인의 차량 내 승하강성 관련 요구 및 불편 요인을 파악하였으며 이때 가장 큰 불편 요인으로 핸들 간섭이 도출되었다.
- 본 연구에서는 사전 연구를 통해 휠체어를 사용하는 지체장애인의 차량 승하강성을 향상 시키기 위한 4가지 원리 중 특히 Accessible Design에 초점을 맞춰 나가고자 한다. 우선적으로 Accessible Design 기준으로 국내외 차량에 대한 현황 분석을 실시하였다.
- 승하강시의 자세의 어려움보다 물리적인 힘 때문에 불편함을 느끼므로 힘을 분산시킬 수 있는 보조도구 장치로서 보조 손잡이가 필요하다고 분석되었으며 이를 해결하기 위한 방안으로 장애인 보조도구 장치로서 보조 손잡이를 최종적인 설계 대안으로 검토하고자 한다.
- 이때 차량 승하강시 간섭이 발생하는 부분과 승하강 동작 분석을 통해 승하강 개선의 우선 순서를 파악하였다. 장애인의 승하강성 개선을 위한 차량 내 설계 변수간의 우선순위를 파악하여 우선순위가 높은 변수를 기준으로 설계 개선안을 인간공학적 관점에서 제시하고자 한다. 제시한 설계개선안 중에 경제성과 효율성을 고려하여 설계 개선안을 구체화 하였다.
제안 방법
- Focused-Group Survey를 통해 도출된 결과를 바탕으로 장애인의 차량 내 승하강 개선을 위해 설계 변수간 우선순위를 파악하고 설계 개선안을 도출하는 목적으로 객관식 유형의 설문지를 작성하여 '승하강성 개선안 도출 설문 및 인터뷰'를 실시하였다. 피실험자는 운전경력이 있는 휠체어를 사용하는 지체 장애인 40~70대(운전경력 평균 10년) 30명 대상으로 실시하였다.
- 그러한 요인과 관련된 설계 변수간의 우선순위를 파악하기 위해 휠체어 장애인이 Sedan 및 SUV 차량을 타고내릴 때 모습을 카메라로 촬영하여 영상자료를 분석하였다. 이때 차량 승하강시 간섭이 발생하는 부분과 승하강 동작 분석을 통해 승하강 개선의 우선 순서를 파악하였다.
- 단 자세는 일반인 대상으로 하였지만 인체 치수는 장애인 인체 치수를 사용하여 보조도구 사용시의 자세 분석을 실시하였으며 이에 따른 검증 실험은 장애인을 대상으로 실시하였다.
- 휠체어를 사용하는 지체 장애인 30~5。대(운전경력 평균 12.9년) 7명 대상으로 승하강시의 자세 및 동작을 Camcorder 2대를 이용하여 휠체어로부터 차량 승강 시의 동작과 차량에서 휠체어로부터 하강시의 동작을 촬영하였다.
- 따라서 보조 손잡이 종류에 따라 X, Y 수준별로 분석을 실시하였다. 다음 [그림 14]은 보조 손잡이 종류에 따른 X 축 수준의 불편도, [그림 15]은 Y축 수준의 불편도를 보여준다.
- 또한 본 연구의 대상인 장애인의 만족도 및 의견을 수렴하기 위해서 장애인을 대상으로 한 검증 실험을 실시하였다.
- 이를 위하여 승하강성 실험과 기술 표준원주관으로 실시된 2003~2004년 국가 인체 치수조사사업 (Size Korea)의 데이터와 장애인 인체 치수 및 동작 패턴 측정조사사업 보고서(2006)를 활용하여 지체 장애인 적정 높이, Reach, Dimension 등 설계 범위를 산출한다. 마지막으로 최종 설계 개선안 및 설계 범위에 대한 인간 공학적 적합성을 검토하였다.
- 보조 손잡이 제공에 따른 승강 편의성 효과 분석을 하였다. 장애인의 대표적 차량 내 지지부위 조합인 시트-휠체어, A pillar-시트, 도어트림-시트 조합과 3가지 보조 손잡이를 대상으로 피실험자가 가장 편하게 느끼는 위치에서 비교 분석을 실시하였다.
- 보조 손잡이 종류, X 수준, Y 수준간의 최적 위치를 알아보고자 실험을 실시하였으며 보조 손잡이는 손잡이의 재질 (Soft, Hard) 및 잡는 방식(Bar, Stick)에 따라 3가지로 한정하였다. 피실험자를 대상으로 3~4회 시승 연습을 실시함으로써 지체 장애인의 승강 동작을 숙지하도록 하였다.
- 보조 손잡이 종류와 피실험자의 신장(50%ile 이하, 50%ile 이상), X축 위치, Y축 위치를 대상으로 독립 변수 간의 교호작용 및 최적 위치를 분석하였다. 보조 손잡이 종류에 따른 최적 X, Y위치의 ANOVA 분석 결과 X, Y 변수가 독립적으로는 차이가 없지만 보조 손잡이에 따른 X, Y 변수가 유의한 차이彷<0.
- 보조 손잡이가 없을 경우(현재 장애인의 차량 내 지지 부위 조합)와 보조 손잡이가 있을 경우(최적위치)와의 승하 강성 편의성 차이를 알아보고자 장애인의 대표적 차량 내 지지 부위 조합인 시트-휠체어, A pillar-시트, 도 어 트림-시트 조합과 보조 손잡이의 최적 위치에서 비교 실험을 실시하였다.
- 본 설문은 '승하강성 개선안 도출 설문지'를 작성하기 위해 사전 조사 설문으로 장애인의 승하강성 관련 요구도 및 불편 요인을 파악하는 목적으로 장애인이 판단하는 만족도를 9점 척도를 기준으로 응답하도록 하였다.
- 설문 분석은 설문 대상자의 소유차량에 대해 승 하강 성에 대한 정량적 비교 분석 및 정성적 분석으로 실시하였으며, 각 문항 간의 비교를 통해 지체 장애인의 차량 승하 강성 및 승하강성 관련 조작성에 대한 분석을 하였다. 설문 및 인터뷰 결과, 대부분 차량에서 승하강이 모두 힘들다는 응답(65%)을 했으며, 또한 차량 승강시(6.
- 설문 조사에서 지지할 곳이 없어 승하강이 불편하다는 결론을 얻어 지체 장애인들이 실제 어떤 부위를 지지하여 차량에 승하강을 하는지 도출을 하고자 승하강시 지지부위 및지지빈도수를 체크하였다.
- 실험은 지체 장애인(척수 장애로 인한 하반신 마비, 지체 장애 3~6급) 대상으로 총 4명을 실험하였으며 지체 장애인을 대상으로 보조 손잡이가 없는 경우(장애인의 차량 내 지지 부위 조합)와 보조 손잡이가 있는 경우와의 승하 강성편의성 차이를 분석하였다.
- 앞선 실험에서 도출된 3가지 보조 손잡이의 종류에 따라 적합한 최적위치에서 보조 손잡이를 부착하여 다음 [그림 18, 그림 19, 그림 20] 와 같이 Hard bar 손잡이-시트, Stick 손잡이-A pillar, Soft bar 손잡이-시트를 지지하여 승강을 하였다.
- 우선적으로 Accessible Design 기준으로 국내외 차량에 대한 현황 분석을 실시하였다.
- 그러한 요인과 관련된 설계 변수간의 우선순위를 파악하기 위해 휠체어 장애인이 Sedan 및 SUV 차량을 타고내릴 때 모습을 카메라로 촬영하여 영상자료를 분석하였다. 이때 차량 승하강시 간섭이 발생하는 부분과 승하강 동작 분석을 통해 승하강 개선의 우선 순서를 파악하였다. 장애인의 승하강성 개선을 위한 차량 내 설계 변수간의 우선순위를 파악하여 우선순위가 높은 변수를 기준으로 설계 개선안을 인간공학적 관점에서 제시하고자 한다.
- 제시한 설계개선안 중에 경제성과 효율성을 고려하여 설계 개선안을 구체화 하였다. 이를 위하여 승하강성 실험과 기술 표준원주관으로 실시된 2003~2004년 국가 인체 치수조사사업 (Size Korea)의 데이터와 장애인 인체 치수 및 동작 패턴 측정조사사업 보고서(2006)를 활용하여 지체 장애인 적정 높이, Reach, Dimension 등 설계 범위를 산출한다. 마지막으로 최종 설계 개선안 및 설계 범위에 대한 인간 공학적 적합성을 검토하였다.
- 이를 위해 보조 손잡이 형태에 따른 보조 손잡이 위치의 불편도 비교 실험을 실시하여 보조 손잡이의 최적 수준을 찾는 차량 내 운전석 보조 손잡이 설계 검토 실험을 실시하였다. 또한 본 연구의 대상인 장애인의 만족도 및 의견을 수렴하기 위해서 장애인을 대상으로 한 검증 실험을 실시하였다.
- 인간공학적 관점에서 설계 개선안을 제시하고 인체측정데이터를 활용하기 위해 휠체어 장애인이 Sedan 및 SUV 차량 승하강시 간섭이 발생하는 신체부위와 차량 지지 부위를 파악하는 것을 중점적으로 분석하였다.
- 자동차 승하강성 인터뷰 및 설문 조사를 통해 장애인의 차량 내 승하강성 관련 요구 및 불편 요인을 파악하여 실질적으로 승하강시 불편을 경감시킬 수 있는 요인을 파악하였다. 그러한 요인과 관련된 설계 변수간의 우선순위를 파악하기 위해 휠체어 장애인이 Sedan 및 SUV 차량을 타고내릴 때 모습을 카메라로 촬영하여 영상자료를 분석하였다.
- 자동차 승하강성 인터뷰 및 설문 조사를 통해 장애인의 차량 내 승하강성 관련 요구 및 불편 요인을 파악하였으며 이때 가장 큰 불편 요인으로 핸들 간섭이 도출되었다. 핸들 간섭 원인으로 승하강시 지지하는 물리적인 힘이 승하강성의 어려움과 간섭을 발생시키는 요인으로 파악되었으며 이를 해결하기 위해 힘을 분산시켜 지지할 수 있는 보조도구 장치로서 보조 손잡이가 필요한 것으로 파악되었다.
- 장애인의 대표적 차량 내 지지부위 조합인 시트-휠체어, A pillar-시트, 도어트림-시트 조합과 3가지 보조 손잡이를 대상으로 피실험자가 가장 편하게 느끼는 위치에서 비교 분석을 실시하였다.
- 장애인의 승하강성 개선을 위한 차량 내 설계 변수간의 우선순위를 파악하여 우선순위가 높은 변수를 기준으로 설계 개선안을 인간공학적 관점에서 제시하고자 한다. 제시한 설계개선안 중에 경제성과 효율성을 고려하여 설계 개선안을 구체화 하였다. 이를 위하여 승하강성 실험과 기술 표준원주관으로 실시된 2003~2004년 국가 인체 치수조사사업 (Size Korea)의 데이터와 장애인 인체 치수 및 동작 패턴 측정조사사업 보고서(2006)를 활용하여 지체 장애인 적정 높이, Reach, Dimension 등 설계 범위를 산출한다.
- 피실험자를 대상으로 3~4회 시승 연습을 실시함으로써 지체 장애인의 승강 동작을 숙지하도록 하였다. 대표적인 장애인의 차량 내 지지부위 조합인 시트-휠체어 지지 시의 승강 불편도를 기준으로 측정하였으며 Counterbalanced 3-Factor Within-Subject Design으로 실험을 실시하였다.
대상 데이터
- 본 연구를 수행하는데 있어 휠체어에 앉아서 보조 손잡이를 잡았을 때의 자세를 알아보는 실험 수행 시 부적절한 안전 사고를 예방하기 위해 일반인 대상으로 실험을 실시하였다. 단 자세는 일반인 대상으로 하였지만 인체 치수는 장애인 인체 치수를 사용하여 보조도구 사용시의 자세 분석을 실시하였으며 이에 따른 검증 실험은 장애인을 대상으로 실시하였다.
- 차량 승하강시 불편을 발생시키는 설계 변수로는 Steering Wheel(무릎, 휠체어), Door의 열림 각도, 천장높이, Door 너비, 동승석 시트, 운전석 시트 턱, 동승석 시트 조작, 핸드컨트롤, 문틀 폭 등이 있으며, 다음 [그림 8]는 이를 영상 촬영한 자료이다.
- 차량 승하강시 요구도 및 불편 요인을 파악하기 위해 자동차 운전이 가능하며 휠체어를 사용하는 지체 장애인 30- 50대(운전경력 평균 12.9년) 7명을 대상으로 설문 및 인터뷰를 실시하였다.
- 피실험자는 20~30대(운전경력: 평균 4년)로 앉은키 50%ile 이하(918 이하) 5명, 50%ile 이상(918 이상) 5명으로 지체 장애인의 승하강과 동일한 조건을 제공하기 위해실험은 다리를 차량 안에 올려 놓은 후 band로 두 발을 움직이지 못하게 통제하고 촬영자료를 통하여 장애인의 승 하강 모습을 숙지 및 연습 후에 본 실험에 들어갔다.
- 실시하였다. 피실험자는 운전경력이 있는 휠체어를 사용하는 지체 장애인 40~70대(운전경력 평균 10년) 30명 대상으로 실시하였다.
이론/모형
- 피실험자를 대상으로 3~4회 시승 연습을 실시함으로써 지체 장애인의 승강 동작을 숙지하도록 하였다. 대표적인 장애인의 차량 내 지지부위 조합인 시트-휠체어 지지 시의 승강 불편도를 기준으로 측정하였으며 Counterbalanced 3-Factor Within-Subject Design으로 실험을 실시하였다.
성능/효과
- 종합적으로 신장 별로 손의 reach문제 및 여유공간을 고려해보았을 때, 모든 키 그룹에서 만족할 수 있는 Y 수준 890에서 가장 편한 위치로 분석할 수 있으며, [그림 1이를 보았을 때 모든 키 그룹에서 Stick 손잡이보다 Hard-bar 손잡이가 더 편한 보조 손잡이로 응답하였다. 결론적으로 첫 번째 실험을 통해 보조 손잡이 종류는 Hard-bar 손잡이를 가장 선호하며, B-pillar 기준점을 중심으로 전방 290mm, 높이 890mm에 설치하는 것이 가장 추천이 된다.
- 동영상 분석 결과 및 설문 조사를 종합적으로 분석한 결과 차량 승하강의 어려움은 승하강에 요구되는 물리적인 힘의 세기와 승하강의 난이도 즉 자세조절 및 방해 요인에 의해서 결정된다는 것을 파악하였다. 또한 승하강시 운전석 천장의 지지빈도수가 낮으나, 실제 인터뷰 결과 A pillar의 보조도구 요구 수준이 높았으며, 이는 차량 승하강시 많은 힘이 들기 때문에 힘을 분산시킬 수 있는 보조도구가 필요함을 나타내는 결과로 보여지며 지지도구로 사용하기를 희망하는 보조 손잡이에 대한 요구(응답률 85%)는 높은 것으로 나타났다.
- 결정된다는 것을 파악하였다. 또한 승하강시 운전석 천장의 지지빈도수가 낮으나, 실제 인터뷰 결과 A pillar의 보조도구 요구 수준이 높았으며, 이는 차량 승하강시 많은 힘이 들기 때문에 힘을 분산시킬 수 있는 보조도구가 필요함을 나타내는 결과로 보여지며 지지도구로 사용하기를 희망하는 보조 손잡이에 대한 요구(응답률 85%)는 높은 것으로 나타났다.
- 또한 유의성 차이 결과에서도 A pillar-보조 손잡이 조합과 A pillar-시트 조합 간에 유의한 차이(氷0.05)를 보여 A pillar-보조 손잡이 조합이 더 편한 조합으로 분석되었다. 지지조합별 불편도가 유의한 차이를 보이지만, 키 그룹 간의 차이는 보이지 않은 것。>0.
- 핸들 간섭 원인으로 승하강시 지지하는 물리적인 힘이 승하강성의 어려움과 간섭을 발생시키는 요인으로 파악되었으며 이를 해결하기 위해 힘을 분산시켜 지지할 수 있는 보조도구 장치로서 보조 손잡이가 필요한 것으로 파악되었다. 보조 손잡이 개선안 실험을 통해 Hard-bar 손잡이를 손의 여유 공간을 확보한 수준과 B-pillar 기준점을 중심으로 X축(전방) 290mm, Y축(높이) 890mm에 설치하는 것이 차량 승하 강시 힘을 분산시킬 수 있는 최적의 수준으로 보여진다.
- 보조 손잡이 유의성 차이 분석 결과, 보조 손잡이 재질에 따라 그룹 1 (Hard Bar 손잡이, Stick 손잡이), 그룹 2(Soft Bar 손잡이)로 분류되었다.
- 교호작용 및 최적 위치를 분석하였다. 보조 손잡이 종류에 따른 최적 X, Y위치의 ANOVA 분석 결과 X, Y 변수가 독립적으로는 차이가 없지만 보조 손잡이에 따른 X, Y 변수가 유의한 차이彷<0.05)가 있었다.
- 설문 결과, 장애인이 차량 운전석 탑승보다 동승석 탑승 시 더 불편하다고 응답하였으며, 이는 몸을 지지할 도구가 없고 적절치 못하며, 자세를 유지하기가 불편하기 때문인것으로 판단된다.
- 승하강성 관련 조작성에 대한 분석을 하였다. 설문 및 인터뷰 결과, 대부분 차량에서 승하강이 모두 힘들다는 응답(65%)을 했으며, 또한 차량 승강시(6.57점)와, 차량 하강시(5.86점)간의 만족도 차이가 적었다. 그 외에 조수석 착석 시 승하강 만족도(2.
- 손잡이 종류와 X축 수준의 교호작용을 분석해 보았을 때 손잡이 종류에 상관없이 X축 수준으로 -290수준에서 불편 도가 낮게 나왔으며, Y수준은 손잡이 종류에 따라 편한 위치가 다르게 분석되었다. Hard Bar 손잡이는 X, Y=(-290, 890) 수준에서 불편도가 낮게 나왔으며, Stick 손잡이는 X, Y=(-290, 930) 수준에서 불편도가 낮게 나왔다.
- 종합적으로 간섭 때문에 불편함을 느꼈으며 간섭 중 Steering wheel 간섭이 가장 컸다. '승하강성 관련 불편 요인 설문 조사 및 인터뷰'와 비교한 결과 차량 승하강시 마땅히 지지할 곳이 없는 것이 불편 설계 변수의 큰 요인이었으며 간섭의 주원인이었다.
- Stick 손잡이는 손의 reach에 상관없이 높이가 890, 930의 불편도가 비슷하나 Hard bar 손잡이는 높이가930이면 손의 여유공간 때문에 불편하여 890보다 930이 불편하다고 분석되었다. 종합적으로 신장 별로 손의 reach문제 및 여유공간을 고려해보았을 때, 모든 키 그룹에서 만족할 수 있는 Y 수준 890에서 가장 편한 위치로 분석할 수 있으며, [그림 1이를 보았을 때 모든 키 그룹에서 Stick 손잡이보다 Hard-bar 손잡이가 더 편한 보조 손잡이로 응답하였다. 결론적으로 첫 번째 실험을 통해 보조 손잡이 종류는 Hard-bar 손잡이를 가장 선호하며, B-pillar 기준점을 중심으로 전방 290mm, 높이 890mm에 설치하는 것이 가장 추천이 된다.
- 종합적으로 일반인 대상으로 한 실험결과와 장애인 대상으로 검증 실험한 결과가 일치하는 것을 알 수 있었다. 특히 장애인이 차량 승하강시 Hard-bar 손잡이가 가장 편하다고 하였다.
- 지체 장애인을 대상으로 검증 실험을 한 결과 보조 손잡이의 동일한 최적 위치를 얻을 수 있었다. 특히 손잡이를 잡고 차량 승강시 운전석 seat-back 부분과 Hard-bar 손잡이를 잡는 경향을 보였다.
- 차량 승하강 및 휠체어 처리의 경우 Steering wheel, 시트 바닥을(승하강의 경우 시트 바닥, 휠체어 처리시 Steering wheel) 가장 많이 지지하는 것으로 분석되었다. 이 중 운전석 천장을 지지하는 경우가 상대적으로 적으나 희망 지지 부위를 조사해보니 운전석 천장으로 나왔다.
- 휠체어 처리시를 제외한 장애인이 차량 승강시 지지조합을 조사해보니 시트-휠체어 조합(65%)을 가장 많이 선호하는 것을 알 수 있으며, 그 다음 A pillar-시트 조합(11%), Door trim-시트 조합(11%) 순으로 분석되었다. 실제로 지지하는 부위는 시트-휠체어 조합이 가장 많았고 A pillar 의사용 빈도는 상대적으로 낮았다.
- 휠체어-시트, Door trim-시트, A pillar-시트, A pillar- 보조 손잡이로 실험을 수행하였으며 지지조합별 불편 도를 비교 분석 결과, A pillar-보조 손잡이 조합의 불편도가 가장 낮게 나왔다. 따라서 손잡이를 활용할 경우, 차량 승 하강에 도움을 준다고 할 수 있다.
후속연구
- 이는 모든 연령 및 신체적 능력의 차이를 고려한 디자인으로, 저상 플로어 버스, 파노라마 오픈 Door, 타원형 Steering Whe이 등이 사례이며, 고객의 다양한 요구에 효과적으로 대응하기 위한 전략으로 UD를 활용하고 있다. 도요타의 UD차량 성공을 계기로 향후에는 개인적 요구를 차별 없이 동등하게 수용할 수 있도록 대부분의 자동차 회사에서 UD개념을 도입하여 자동차 개발에 적용할 것으로 예상된다. 다음 [표 1]은 유니버설 디자인 적용 현황을 보여주고 있다(www.
- 그러나 대부분의 차량 내장 설계 승하강성 관련 논문이 일반인을 대상으로 많이 이루어 졌기 때문에, 휠체어를 사용하는 지체장애인을 대상으로 한 자동차 내장 설계의 승하강성에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 휠체어를 사용하는 지체장애인들을 대상으로 자동차 승하강성 문제점을 분석하여 자동차 내장 설계의 승하강성 개선을 위한 연구가 필요하다고 판단된다.
- 본 연구의 대상이 휠체어를 사용하는 지체 장애인에게 차량 승강시 도움을 주고자 하는 연구이기 때문에 일반인 대상의 실험 결과가 장애인 실험에서도 동일한 결과가 나오는지를 검증하는 것이 필요하다.
- 앞서 사전 연구 및 실제 시스템의 문제점에서 우리나라의 경우 운전 편의성, 조작성, 승하강성 등을 높일 수 있는 연구가 필요하다.
- 이로 인해 핸드 컨트롤과 무릎이 닿는 간섭현상이 발생하며, 핸드 컨트롤에 장착된 버튼 또한 인지적으로 맞지 않는 부분이 많다. 특히 지체 장애인의 인체 특성에 적합하게 간섭이 발생되지 않도록 핸드 컨트롤의 위치가 개선되는 것이 필요하며 핸드 컨트롤에 장착된 버튼의 배열과 작동 방식에 대한 인터페이스 디자인 연구가 필요한 것으로 판단된다.
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