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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 경사로 기울기 및 높이가 휠체어 사용자에게 주는 영향을 파악했다. 이를 위해 경사로 기울기 및 경사로 높이를 변화시키며 휠체어를 이용해 경사로를 오르는 작업을 수행시켰으며, 이에 따른 피실험자의 사용성 및 생리적 특성을 측정하였다.
- 본 연구는 경사로 기울기뿐만 아니라, 기존 연구에서 다루지 않았던 경사로 높이도 고려하여 이에 의한 사용성 및 생리적 특성의 변화를 분석하였다. 경사로 높이는 경사로를 설계하는데 있어 중요한 설계요소로, 이를 고려한 본 연구의 결과는 중요한 자료로 참고될 수 있을 것이다.
제안 방법
- 경사로 기울기는 기존 연구 및 설계지침을 참고하여, 1:6, 1:8, 1:10, 1:12, 1:14의 다섯 수준을 고려하였다.
- 경사로 기울기는 기존 연구 및 설계지침을 참고하여, 1:6, 1:8, 1:10, 1:12, 1:14의 다섯 수준을 고려하였다. 경사로 높이는 계단 한단의 높이와 건물 입구의 높이를 고려하여, 15cm, 30cm, 45cm의 세 수준을 고려하였다.
- 실험에는 전폭 700mm, 전장 1040mm, 전고 875mm의 일반적인 수동 휠체어를 사용하였다. 근전도(EMG) 신호 측정을 위해, 주사용 팔의 요측 수근신근, 상완 삼두근, 전삼각근, 후삼각근에 측정 전극을, 팔꿈치뼈에 참조 전극을 부착하였다. 상기 근육의 선정 및 근육의 위치는 기존 연구를 참고하였다 (Chow et al.
- 물리적 불편도는 Borg's CR 10 scale(Borg, 1998)을 사용하여 측정되었다. 맥박 변화는 작업 수행 전후의 맥박 차이를 의미하며, 근전도 활동은 maximum voluntary force 대비 해당 경사로에서의 근전도 활동량인 % MVC(Maximum Voluntary Contraction) 로 측정하였다.
- 본 실험은 준비 단계, 연습 단계, 실험 단계의 세 단계로 이루어졌다. 준비 단계에서는 실험 목적, 실험 조건, 실험 자세, 유의 사항 등 실험 전반에 대해 설명하였으며, 힘 측정기를 사용하여 피실험자의 앉은 자세에서 주 사용손의 미는 힘을 측정하였다.
- 종속 변수로는 사용성과 생리적 특성을 고려하였다(표 1). 사용성을 평가하기 위해 작업 수행 시간, 속도, 물리적 불편 도를 측정하였으며, 생리적 특성을 파악하기 위해 맥박 변화와 네 근육(요측 수근신근, 상완 삼두근, 전삼각근, 후삼삭근)의 근전도 활동을 측정하였다. 작업 수행 시간은 휠체어의 앞바퀴가 경사로 표면의 최하단을 지날 때부터 최상단을 지난 시점까지를 측정하였으며, 속도는 경사로 표면 길이와 작업 수행 시간을 통해 도출하였다.
- 따라서 본 연구에서는 경사로 기울기 및 높이가 휠체어 사용자에게 주는 영향을 파악했다. 이를 위해 경사로 기울기 및 경사로 높이를 변화시키며 휠체어를 이용해 경사로를 오르는 작업을 수행시켰으며, 이에 따른 피실험자의 사용성 및 생리적 특성을 측정하였다.
- 본 실험 단계에서 피실험자는 counter balancing된 실험 순서에 해당하는 경사로 앞에 대기하였으며, 맥박을 안정화시키기 위해 충분한 휴식을 취하였다. 이후, 피실험자는 경사로를 올라가는 작업을 수행하였으며, 이 때 실험자는 근전도 활동과 작업 수행 시간을 측정하였다. 작업 완료 후, 실험자는 피실험자의 맥박을 측정하였으며, 피실험자는 물리적 불편도를 평가하였다.
- 준비 단계에서는 실험 목적, 실험 조건, 실험 자세, 유의 사항 등 실험 전반에 대해 설명하였으며, 힘 측정기를 사용하여 피실험자의 앉은 자세에서 주 사용손의 미는 힘을 측정하였다. 이후, 피실험자에게 전극을 부착하고, 각근육의 maximum voluntary force를 측정하였으며, 휴지 상태에서의 맥박을 측정하였다. 연습 단계에서는 휠체어를 타고 가능한 자연스럽게 경사로를 이동할 수 있도록 충분한 연습을 수행하였다.
- 사용성을 평가하기 위해 작업 수행 시간, 속도, 물리적 불편 도를 측정하였으며, 생리적 특성을 파악하기 위해 맥박 변화와 네 근육(요측 수근신근, 상완 삼두근, 전삼각근, 후삼삭근)의 근전도 활동을 측정하였다. 작업 수행 시간은 휠체어의 앞바퀴가 경사로 표면의 최하단을 지날 때부터 최상단을 지난 시점까지를 측정하였으며, 속도는 경사로 표면 길이와 작업 수행 시간을 통해 도출하였다. 물리적 불편도는 Borg's CR 10 scale(Borg, 1998)을 사용하여 측정되었다.
- 이후, 피실험자는 경사로를 올라가는 작업을 수행하였으며, 이 때 실험자는 근전도 활동과 작업 수행 시간을 측정하였다. 작업 완료 후, 실험자는 피실험자의 맥박을 측정하였으며, 피실험자는 물리적 불편도를 평가하였다. 상기 작업을 15개의 경사로에 대해 모두 수행하였으며, 모든 실험 과정을 동영상으로 기록하였다.
- 종속 변수로는 사용성과 생리적 특성을 고려하였다(표 1). 사용성을 평가하기 위해 작업 수행 시간, 속도, 물리적 불편 도를 측정하였으며, 생리적 특성을 파악하기 위해 맥박 변화와 네 근육(요측 수근신근, 상완 삼두근, 전삼각근, 후삼삭근)의 근전도 활동을 측정하였다.
- 본 실험은 준비 단계, 연습 단계, 실험 단계의 세 단계로 이루어졌다. 준비 단계에서는 실험 목적, 실험 조건, 실험 자세, 유의 사항 등 실험 전반에 대해 설명하였으며, 힘 측정기를 사용하여 피실험자의 앉은 자세에서 주 사용손의 미는 힘을 측정하였다. 이후, 피실험자에게 전극을 부착하고, 각근육의 maximum voluntary force를 측정하였으며, 휴지 상태에서의 맥박을 측정하였다.
대상 데이터
- , 2009). 근전도 활동 측정에는 Noraxon Telemyo 900이 사용되었으며, 맥박 변화의 측정에는 Polar RS 400 pulsemeter가 사용되었다. 전체 실험 장면은 피실험자의 시상면에서 Sony DCR HC 40 캠코더를 사용하여 기록되었다.
- 본 실험을 위해 총 15개의 경사로를 목재로 제작하였으며, 과도한 미끄러짐을 방지하기 위해 경사로 표면에 15cm 간격으로 샌드페이퍼를 부착하였다(그림 1). 실험에는 전폭 700mm, 전장 1040mm, 전고 875mm의 일반적인 수동 휠체어를 사용하였다.
- 본 실험을 위해 총 15개의 경사로를 목재로 제작하였으며, 과도한 미끄러짐을 방지하기 위해 경사로 표면에 15cm 간격으로 샌드페이퍼를 부착하였다(그림 1). 실험에는 전폭 700mm, 전장 1040mm, 전고 875mm의 일반적인 수동 휠체어를 사용하였다. 근전도(EMG) 신호 측정을 위해, 주사용 팔의 요측 수근신근, 상완 삼두근, 전삼각근, 후삼각근에 측정 전극을, 팔꿈치뼈에 참조 전극을 부착하였다.
- 총 30명(남성 11명, 여성 19명)의 남, 녀 대학생 및 대학원생이 피실험자로 참여하였다. 피실험자의 평균 나이는 25.
데이터처리
- 실험을 통해 얻어진 데이터에 대해 SAS 9.1 package를 이용하여 분산분석을 실시하였다(α=0.05).
- 05). 유의한 차이를 보인 종속 변수에 대하여 SNK(Student-Newman-Keuls) 검정을 실시하였으며, 교호작용이 나타난 경우에 대해서는 simple effect 분석을 수행하였다.
이론/모형
- 본 실험에는 2 factor within-subject design이 사용되었다. 독립 변수로는 경사로 기울기(5 수준)와 경사로 높이 (3 수준)가 고려되었으며, 15개의 실험 조건은 balanced Latin square presentation order를 이용하여 제시되었다. 경사로 기울기는 기존 연구 및 설계지침을 참고하여, 1:6, 1:8, 1:10, 1:12, 1:14의 다섯 수준을 고려하였다.
- 물리적 불편도는 Borg's CR 10 scale(Borg, 1998)을 사용하여 측정되었다.
- 본 실험에는 2 factor within-subject design이 사용되었다. 독립 변수로는 경사로 기울기(5 수준)와 경사로 높이 (3 수준)가 고려되었으며, 15개의 실험 조건은 balanced Latin square presentation order를 이용하여 제시되었다.
- 근전도(EMG) 신호 측정을 위해, 주사용 팔의 요측 수근신근, 상완 삼두근, 전삼각근, 후삼각근에 측정 전극을, 팔꿈치뼈에 참조 전극을 부착하였다. 상기 근육의 선정 및 근육의 위치는 기존 연구를 참고하였다 (Chow et al., 2009; Dubowsky et al., 2009). 근전도 활동 측정에는 Noraxon Telemyo 900이 사용되었으며, 맥박 변화의 측정에는 Polar RS 400 pulsemeter가 사용되었다.
성능/효과
- 분산분석 결과, 경사로 기울기와 경사로 높이가 맥박 변화에 통계적으로 유의한 영향을 미침을 알 수 있었다. 경사로 기울기가 급해짐에 따라 맥박 변화량이 증가하는 경향을 보였으며, 1:10, 1:12, 1:14 기울기 간에는 유의한 차이가 없었다.
- 경사로 기울기가 급해짐에 따라, 경사로 높이가 높아짐에 따라 작업 수행 시간을 제외한 사용성은 감소하고, 생리적 특성 변화는 증가하는 경향을 보였다. 또한 사용성 및 생리적 특성 변화 측면에서, 1:10과 1:12 기울기 간에는 유의한 차이가 없었다.
- 경사로 높이에 따른 SNK 검정 결과, 높이가 증가함에 따라 속도를 제외한 사용성 및 생리적 특성 변화가 증가하였으며, 높이 간에 모두 서로 유의한 차이를 보였다. 다만 요측 수근신근의 EMG 활동의 경우는 15cm와 30cm, 30cm 와 45cm 간에서 유의한 차이가 없었다.
- 교호작용에 대한 분석 결과, 낮은 높이(15cm)와 높은 높이(45cm) 모두 급한 경사로 기울기에서 낮은 사용성이 나타나고, 생리적 특성 변화가 큰 경향이 나타났다. 그러나 낮은 경사로 높이의 경우, 완만한 경사로와 급한 경사로 간의 사용성 및 생리적 특성 차이가 나타나기는 하나 그 차이가 크지 않았다.
- 교호작용을 분석한 결과, 경사로 높이가 15cm와 30cm 일 때, 작업 수행 시간은 경사로 기울기가 완만해짐에 따라 증가하는 경향을 보였다(그림 2). 그러나 높이가 45cm일 때는, 1:6 기울기가 1:8 기울기에 비해 더 긴 작업 수행 시간을 보였다.
- 물리적 불편도는 같은 경사로 높이에서 경사로 기울기가 급해짐에 따라 높아지는 경향을 보였으며, 경사로 높이가 높아짐에 따라 경사로 기울기 간의 물리적 불편도 편차가 커지는 경향을 보였다(그림 7). 또한 모든 경사로 높이에서 1:6 기울기가 가장 높은 물리적 불편도를 보였으며, 1:10과 1:12 기울기 간에는 유의한 차이가 없었다.
- 모든 경사로 높이에서, 1:6 기울기는 다른 기울기에 비해 많은 근전도 활동을 보였으며, 1:10과 1:12 기울기 간에는 유의한 차이가 없었다. 또한, 경사로 높이가 높아짐에 따라 기울기 변화에 따른 근전도 활동 편차가 증가하는 경향도 나타났다.
- 상완 삼두근의 근전도 활동량은 같은 경사로 높이에서 경사로 기울기가 증가함에 따라 많아지는 경향을 보였다(그림 5). 모든 경사로 높이에서, 1:6 기울기는 다른 기울기에 비해 많은 근전도 활동을 보였으며, 1:10과 1:12 기울기 간에는 유의한 차이가 없었다. 또한, 경사로 높이가 높아짐에 따라 기울기 변화에 따른 근전도 활동 편차가 증가하는 경향도 나타났다.
- 물리적 불편도는 같은 경사로 높이에서 경사로 기울기가 급해짐에 따라 높아지는 경향을 보였으며, 경사로 높이가 높아짐에 따라 경사로 기울기 간의 물리적 불편도 편차가 커지는 경향을 보였다(그림 7). 또한 모든 경사로 높이에서 1:6 기울기가 가장 높은 물리적 불편도를 보였으며, 1:10과 1:12 기울기 간에는 유의한 차이가 없었다.
- 물리적 불편도는 기울기가 급해짐에 따라 높아지는 경향을 보였으며, 1:10과 1:12 기울기 간에는 유의한 차이가 없었다.
- 반면 경사로의 높이가 높을 경우에는, 완만한 경사로와 급한 경사로 간의 사용성과 생리적 특성 차이가, 높이가 낮을 때에 비해 크게 나타났다. 이는 기본적으로 동일 기울기에서 높이 증가에 의한 표면 길이의 증가에 의해 작업 난이도가 상승하였기 때문이라 판단된다.
- 따라서 같은 높이에 대해 작업 수행 시간이 줄어든다. 본 실험 결과 경사로 높이가 15cm일 경우, 작업 수행 시간은 경사로 기울기가 증가함에 따라 줄어드는 경향을 보였다(그림 2). 또한 1:6 기울기에서의 작업 수행 시간은 1:12와 1:14 기울기에 비해 유의하게 짧았다.
- 분산분석 결과(표 2) 경사로 기울기에 따라, 전삼각근과 후삼각근의 근전도 활동을 제외한 모든 종속 변수가 유의한 차이를, 경사로 높이에 따라서는 속도를 제외하고 모두 유의한 차이를 보였다. 교호작용은 작업 수행 시간, 속도, 물리적 불편도, 상완 삼두근 및 전삼각근의 근전도 활동에서 유의하였다.
- 분산분석 결과, 경사로 기울기와 경사로 높이가 맥박 변화에 통계적으로 유의한 영향을 미침을 알 수 있었다. 경사로 기울기가 급해짐에 따라 맥박 변화량이 증가하는 경향을 보였으며, 1:10, 1:12, 1:14 기울기 간에는 유의한 차이가 없었다.
- 이를 위해, 앉은 자세에서의 주 사용손의 미는 힘을 측정하였으며, 자세한 측정 프로토콜은 '한국인에 대한 근력 측정조사사업 보고서(기술표준원, 2007)'를 참고하였다. 선별된 피실험자의 힘은 57.8N(20세 이상 성인의 9.5%ile) 에서 180.8N(20세 이상 성인의 98.5%ile)까지 다양하였으며, 평균은 110.8N(표준편차: 39.4N)이었다.
후속연구
- 본 연구는 경사로 기울기뿐만 아니라, 기존 연구에서 다루지 않았던 경사로 높이도 고려하여 이에 의한 사용성 및 생리적 특성의 변화를 분석하였다. 경사로 높이는 경사로를 설계하는데 있어 중요한 설계요소로, 이를 고려한 본 연구의 결과는 중요한 자료로 참고될 수 있을 것이다. 본 연구 에서는 피실험자의 힘을 측정하기는 하였으나 피실험자의 힘과 적합한 경사로 기울기 간의 영향은 살펴보지 못한 한계가 있다.
- 따라서 후속 연구에서 피실험자의 힘을 독립 변수로 고려할 필요가 있으며, 경사로를 내려가는 작업을 고려할 필요가 있다. 또한 심리적 불안감의 평가도 이루어져야 할 것이다.
- 경사로 높이는 경사로를 설계하는데 있어 중요한 설계요소로, 이를 고려한 본 연구의 결과는 중요한 자료로 참고될 수 있을 것이다. 본 연구 에서는 피실험자의 힘을 측정하기는 하였으나 피실험자의 힘과 적합한 경사로 기울기 간의 영향은 살펴보지 못한 한계가 있다. 또한 실제 사용 상황과는 다르게 경사로를 내려가는 작업을 고려하지 않았으며, 경사로 사용에 있어 휠체어 사용자의 심리적인 불안감을 측정하지 않은 한계가 있다.
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