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문제 정의
- 더불어 노화로 인해 체력이 감소하고 신체활동이 부자연스러워지는 노년층에게 적합한 신발의 설계와 치수체계설정을 위해서는 인체 공학적인라스트(Last)제작이 필요하며, 이를 위해서 노년층 발바닥과 발 측면의 세부적인 형태분석을 통한 정확한 이해와 적절한 유형화가 선행되어야 할 것이다. 따라서 본연구에서는 60세 이상 노년남성의 발을 측정하여, 노년 남성발의 형태적 특징을 밝혀 신발의 맞음새 향상을 위한 기초 자료를 제공하는 데 그 목적이 있다.
- 본 연구는 60세 이상 노년 남성을 대상으로 3차원 발 형태에 대한 유형을 분류하고 유형별 특징을 분석함으로써 노년 남성의 발 형태의 특징을 밝히고자 하였다. 결과는 다음과 같다.
제안 방법
- 3차원 발 측정 시 기준점과 계측항목은 제5차 한국인 인체치수조사사업의 기준점과 측정항목을 참고로 3D 스캔 장치의 자동 계측항목인 25개 항목을 선정하였으며, 3차원 측정된 발의 측면사진을 통해 엄지발가락-발등각도(Toe 1-instep angle), 발등각도(Instep angle), 발꿈치각도(Heel angle) 3항목을 추가로 계측하여 총 28항목을 계측하였다. 발 계측을 위한 기준점은 [Table 2], [Fig.
- 요인분석에서 추출된 7개 요인의 요인점수를 독립변수로 하여 군집분석을 실시하였다. 군집 수는 발 유형의 출현율과 연구결과의 활용성을 고려하여 3개의 군집으로 유형화하였다. 3유형의 유형별 분포상태를 살펴보면, 유형1은 88명(31.
- 0 Package를 이용하여 통계처리 하였으며, 각 항목에 대하여 데이터 탐색을 통하여 각 항목의 기술통계, 치수분포를 확인하고 최극단값을 추출하여 제거하였다. 노년 남성의 발 형태를 분류함에 있어 형태적인 요인이 나타날 수 있도록 하기 위해 측정치를 발길이에 대한 지수치를 사용하여 분석하였다.
- 요인분석에 사용한 항목은 3차원으로 측정된 40개 항목 중 발바닥 유형과 관련된 길이와 너비, 각도 항목은 제외하였으며, 발등, 발목, 발꿈치와 관련된 발꿈치-발등길이, 발꿈치-발목길이, 발목두께(Ankle thickness), 발목너비(Ankle width), 발꿈치너비(Heel width) 항목은 발 윗부분 형태를 구성하는 중요한 항목으로 판단되어 분석에 포함하였다. 따라서 길이항목 2항목, 높이항목 13항목, 너비항목 3항목, 둘레항목 7항목의 3차원 계측항목 25항목과 직접계측한 각도항목 3항목을 포함하여 총 28항목으로 요인분석을 실시하였으며, 발의 형태구성과 관련이 낮은 발배뼈점높이항목을 제외한 27항목이 최종 분석에 사용되었다. 요인분석 결과 7개의 요인이 추출되었으며 전체 변량의 77.
- 노년 남성의 3차원 형상에 대한 발 형태의 구성요인을 도출하기 위하여 요인분석을 실시하였다. 요인분석에 사용한 항목은 3차원으로 측정된 40개 항목 중 발바닥 유형과 관련된 길이와 너비, 각도 항목은 제외하였으며, 발등, 발목, 발꿈치와 관련된 발꿈치-발등길이, 발꿈치-발목길이, 발목두께(Ankle thickness), 발목너비(Ankle width), 발꿈치너비(Heel width) 항목은 발 윗부분 형태를 구성하는 중요한 항목으로 판단되어 분석에 포함하였다. 따라서 길이항목 2항목, 높이항목 13항목, 너비항목 3항목, 둘레항목 7항목의 3차원 계측항목 25항목과 직접계측한 각도항목 3항목을 포함하여 총 28항목으로 요인분석을 실시하였으며, 발의 형태구성과 관련이 낮은 발배뼈점높이항목을 제외한 27항목이 최종 분석에 사용되었다.
- 요인분석에서 추출된 7개 요인의 요인점수를 독립변수로 하여 군집분석을 실시하였다. 군집 수는 발 유형의 출현율과 연구결과의 활용성을 고려하여 3개의 군집으로 유형화하였다.
- 0 이상이고 설명력이 크게 변화하지 않는 점에서 결정하였다. 추출된 요인과 각 변수들의 요인적재량을 명확하게 하기 위하여 추출된 요인을 배리맥스(Varimax) 방법으로 직교회전(Orthogonal rotation)하여 요인의 내용을 밝혔다. 발을 유형화하기 위하여 요인분석결과 추출된각 요인점수를 독립변수로 군집분석(Cluster analysis)을 행하고, 표본들의 유사성을 측정하는 기준으로는 유클리드거리(Euclidean distance) 측정방법을 사용하였으며, Ward의 최소분산방법에 의해 계층적 기법으로 대상들을 군집화하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 발에 심각한 질병이 없는 60세 이상 남성을 대상으로 2012년 7월 10일부터 7월 18일까지 광주광역시에 위치한 노인복지관에서 자료를 수집하였으며, 총 계측인원 313명 중 자료가 미비한 29명을 제외한 284명을 최종 분석에 이용하였다.
- 본 연구의 3차원 계측을 위해 사용된 기기는 제6차 한국인 인체치수조사사업(Korean Agency for Technology and Standards, 2010)에서 사용한 기기와 동일한 한국 K&I 사의 Nexcan®을 이용하였다.
데이터처리
- 노년 남성의 3차원 형상에 대한 발 형태의 구성요인을 도출하기 위하여 요인분석을 실시하였다. 요인분석에 사용한 항목은 3차원으로 측정된 40개 항목 중 발바닥 유형과 관련된 길이와 너비, 각도 항목은 제외하였으며, 발등, 발목, 발꿈치와 관련된 발꿈치-발등길이, 발꿈치-발목길이, 발목두께(Ankle thickness), 발목너비(Ankle width), 발꿈치너비(Heel width) 항목은 발 윗부분 형태를 구성하는 중요한 항목으로 판단되어 분석에 포함하였다.
- 발을 유형화하기 위하여 요인분석결과 추출된각 요인점수를 독립변수로 군집분석(Cluster analysis)을 행하고, 표본들의 유사성을 측정하는 기준으로는 유클리드거리(Euclidean distance) 측정방법을 사용하였으며, Ward의 최소분산방법에 의해 계층적 기법으로 대상들을 군집화하였다. 또한 군집분석으로 구별한 집단의 발 형태의 특징을 알아보기 위하여 요인점수와 주요 측정항목의지수치, 절대치에 대하여 항목별 기술통계, 분산분석으로 검증하였으며, 통계적으로 집단 간 유의적 차이가 있는 것으로 판단된 항목에 대해서는 다중비교(Duncan`s multiple range test)로 집단 간의 차이를 비교검토하였다.
- 발에 관련된 형태요인을 추출하기 위하여 3차원 측정데이터에 대해 요인분석을 실시하였으며, 요인의 수를 결정하는 기준으로는 고유치(Eigenvalue)가 1.0 이상이고 설명력이 크게 변화하지 않는 점에서 결정하였다. 추출된 요인과 각 변수들의 요인적재량을 명확하게 하기 위하여 추출된 요인을 배리맥스(Varimax) 방법으로 직교회전(Orthogonal rotation)하여 요인의 내용을 밝혔다.
- 본 연구의 자료는 SPSS 19.0 Package를 이용하여 통계처리 하였으며, 각 항목에 대하여 데이터 탐색을 통하여 각 항목의 기술통계, 치수분포를 확인하고 최극단값을 추출하여 제거하였다. 노년 남성의 발 형태를 분류함에 있어 형태적인 요인이 나타날 수 있도록 하기 위해 측정치를 발길이에 대한 지수치를 사용하여 분석하였다.
- 분류된 유형별로 발 형태의 특징을 살펴보기 위하여 각 유형별 요인점수와 측정항목의 지수치 및 실측치에 대하여 분산분석을 실시하고 사후검증으로 Duncan test를 사용하여 비교한 결과 [Table 5]−[Table 7]과 같이 발꿈치-발등길이, 발등높이, 발꿈치-발등둘레 항목을 제외한 모든 항목에서 유의차가 나타났으며 유형별로 요인 점수와 지수치, 실측치에 대해 비교한 결과를 종합하여 유형별 특징을 비교해보면 다음과 같다.
이론/모형
- 추출된 요인과 각 변수들의 요인적재량을 명확하게 하기 위하여 추출된 요인을 배리맥스(Varimax) 방법으로 직교회전(Orthogonal rotation)하여 요인의 내용을 밝혔다. 발을 유형화하기 위하여 요인분석결과 추출된각 요인점수를 독립변수로 군집분석(Cluster analysis)을 행하고, 표본들의 유사성을 측정하는 기준으로는 유클리드거리(Euclidean distance) 측정방법을 사용하였으며, Ward의 최소분산방법에 의해 계층적 기법으로 대상들을 군집화하였다. 또한 군집분석으로 구별한 집단의 발 형태의 특징을 알아보기 위하여 요인점수와 주요 측정항목의지수치, 절대치에 대하여 항목별 기술통계, 분산분석으로 검증하였으며, 통계적으로 집단 간 유의적 차이가 있는 것으로 판단된 항목에 대해서는 다중비교(Duncan`s multiple range test)로 집단 간의 차이를 비교검토하였다.
성능/효과
- 56%를 설명하였다. 둘째, 7개의 요인점수를 독립변수로 군집 분석한 결과, 발 앞부분이 높고 발중앙부가 낮은 유형, 발 앞부분이 낮고 발 중앙부가 높은 유형, 발 앞부분이 낮고 발 중앙부가 낮은 유형 등 3유형으로 분류되었다. 유형1은 31.
- 발길이에 비해 발등높이는 높으나 발꿈치-발등둘레와 길이가 짧은 형태를 나타내었으며, 복사뼈아래높이가 낮고 엄지발가락높이와 발등높이의 차이가 크지 않아 발끝각도가 작은 형태를 이룬다. 또한 발길이에 비해 발목수직둘레가 중간정도의 크기이고 발꿈치-발목둘레는 작아 발의 중후반부의 크기가 작은 형태를 나타내었다. 이는 실측치에서도 같은 결과를 나타내며 발끝각도와 발꿈치각도가 작은 값을 나타내어 발 앞부분이 낮고 발꿈치가 곧은 형태임을 알 수 있다.
- 발길이에 비해 발목수직둘레, 발꿈치-발목둘레가 크지 않으며, 가쪽복사뼈높이도 낮다. 발등높이는 높으나 발꿈치-발등길이와 발꿈치-발등둘레는 작아 발등이 발목점과 가깝게 위치함으로 발목과 더불어 발등이 높은 경향을 나타내었다. 발꿈치점높이와 발꿈치위점높이 모두 낮아 발꿈치의 경사가 작게 나타났다.
- 지수치를 살펴보면 발길이에 비해 가쪽복사뼈 높이, 엄지발가락높이, 볼높이, 발꿈치점높이, 발꿈치위 점높이가 세 유형 중 가장 높아 전반적으로 발의 높이가 높은 형태를 나타내었다. 발목두께는 작은 편이나 복사뼈아래둘레가 큰 편에 속하고 발목수평둘레는 중간 정도의 크기를 나타내어 발목의 굵기는 중간 정도로 나타났다. 발길이에 비해 발등높이는 높으나 발꿈치-발등둘레와 길이가 짧은 형태를 나타내었으며, 복사뼈아래높이가 낮고 엄지발가락높이와 발등높이의 차이가 크지 않아 발끝각도가 작은 형태를 이룬다.
- 그러나 발목수평둘레와 복사뼈아래둘레가 가장 작은 것으로 보아 발목은 가는 형태임을 알 수 있다. 실측치를 살펴보면 발꿈치-발등길이가 가장 큰 반면 발꿈치-발목둘레는 가장 작게 나타났으며, 발목두께는 큰 편으로 나타났다. 그러나 발목수직둘레와 발목높이, 발꿈치-발등둘레가 큰 것으로 보아 발목의 높이가 높은 것으로 보이며 발꿈치각도 역시 가장 큰 값을 나타내어 앞으로 기운 형태임을 알 수 있다.
- 발목두께는 작은 편이며 발꿈치너비는 세 유형 중 가장 크게 나타났다. 엄지발가락높이, 볼높이, 발등 높이가 작아 발 앞부분이 납작한 형태를 이루며, 발목높이, 안쪽복사뼈높이, 안쪽복사뼈아래높이 항목이 발길이에 비해 큰 값으로 나타났다. 발길이에 비해 발목수직둘레와 발꿈치-발등둘레, 발꿈치-발목둘레 항목은 크게 나타나 발의 뒷부분이 발 크기에 비해 큰 것으로 보인다.
- 따라서 길이항목 2항목, 높이항목 13항목, 너비항목 3항목, 둘레항목 7항목의 3차원 계측항목 25항목과 직접계측한 각도항목 3항목을 포함하여 총 28항목으로 요인분석을 실시하였으며, 발의 형태구성과 관련이 낮은 발배뼈점높이항목을 제외한 27항목이 최종 분석에 사용되었다. 요인분석 결과 7개의 요인이 추출되었으며 전체 변량의 77.56%를 설명하였다. 추출된 각 요인의 요인부하량은 [Table 4]와 같다.
- 유형1은 가쪽복사뼈높이의 요인4, 발앞쪽높이의 요인5, 발꿈치높이 및 기울기를 나타내는 요인7의 점수가 세 유형 중 가장 크게 나타났다. 요인2의 점수가 중간에 속하며, 발등의 위치를 나타내는 요인6은 세 유형 중 중간 정도의 점수로 발의 측면높이가 중간에 속함을 알 수 있다.
- 이와 같이 본 연구에서 노년 남성의 3차원 발 형태는 발등점의 위치에 따른 측면기울기의 차이로 발 앞부분과 발 중간 부분의 높이에 따라 측면유형이 구분되어졌다. 이는 신발 착용시 통증부위나 불편부위와 관련이있으며 노년 남성의 신발 설계 시 높이항목의 반영이 필요함을 알 수 있다.
- 발안쪽의 높이 및 측면기울기를 나타내는 요인 1의 점수는 세 유형 중 가장 낮게 나타났으며 발 중후반부의 크기를 나타내는 요인3의 점수는 가장 낮은 값을 보였다. 지수치를 살펴보면 발길이에 비해 가쪽복사뼈 높이, 엄지발가락높이, 볼높이, 발꿈치점높이, 발꿈치위 점높이가 세 유형 중 가장 높아 전반적으로 발의 높이가 높은 형태를 나타내었다. 발목두께는 작은 편이나 복사뼈아래둘레가 큰 편에 속하고 발목수평둘레는 중간 정도의 크기를 나타내어 발목의 굵기는 중간 정도로 나타났다.
- 첫째, 3차원 발 계측항목을 발길이에 대한 지수치로 요인분석한 결과, 발안쪽높이 및 측면기울기, 발목굵기, 발중후반부크기, 가쪽복사뼈높이, 발앞쪽높이, 발등, 발꿈치높이 및 기울기의 7요인이 추출되었으며, 전체 변량의 77.56%를 설명하였다. 둘째, 7개의 요인점수를 독립변수로 군집 분석한 결과, 발 앞부분이 높고 발중앙부가 낮은 유형, 발 앞부분이 낮고 발 중앙부가 높은 유형, 발 앞부분이 낮고 발 중앙부가 낮은 유형 등 3유형으로 분류되었다.
후속연구
- 더불어 노화로 인해 체력이 감소하고 신체활동이 부자연스러워지는 노년층에게 적합한 신발의 설계와 치수체계설정을 위해서는 인체 공학적인라스트(Last)제작이 필요하며, 이를 위해서 노년층 발바닥과 발 측면의 세부적인 형태분석을 통한 정확한 이해와 적절한 유형화가 선행되어야 할 것이다. 따라서 본연구에서는 60세 이상 노년남성의 발을 측정하여, 노년 남성발의 형태적 특징을 밝혀 신발의 맞음새 향상을 위한 기초 자료를 제공하는 데 그 목적이 있다.
- 본 연구에서 사용한 3차원 측정기기는 랜드마크를 인식하지 않아 3차원 형상에 기준점 설정 시발배뼈점, 안쪽복사점, 안쪽복사뼈아래점과 같이 돌출되지 않은 기준점은 정확한 위치를 설정하는데 어려움이 있었다. 따라서 계측자의 발에 기준점을 직접 랜드마크를 표시한 후 계측이 이루어진다면 발에 대한 정확한 데이터를 얻을 수 있을 것으로 생각된다. 신발의 적합성과 관련하여 고려되어야 할 점으로 발 측면의 높이와 더불어 발꿈치의 형태 또한 중요하다 할 수 있다.
- 발꿈치의 형태와 신발 발꿈치의 곡률이 맞지 않을 경우 불편을 초래하고 통증을 유발하기도 한다. 발꿈치와 다리 뒤쪽의 외곽선이 이루는 실루엣에 따라 발꿈치의 형태는 다르게 해석될 수 있는데 3차원 측정은 발목부분까지의 형상데이터에 대한 정보만 제공하므로 정확한 발꿈치의 형태를 분석하기 위해서는 발목 윗부분의 형태에 대한 추가적인 계측을통해 밝혀져야 할 것으로 생각된다. 본 연구는 광주광역시에 거주하는 60세 이상 고령자를 대상으로 분석이 이루어졌으며, 대부분 60~70대로 80대 이상의 분포는 매우 낮아 고령자 전체로 확대 해석하는데 신중을 기해야 할 것이며, 평균 수명이 연장된 만큼 80세 이상의 초고령자들의 발 형태에 대한 연구가 추가로 이루어져 할 것이다.
- 발꿈치와 다리 뒤쪽의 외곽선이 이루는 실루엣에 따라 발꿈치의 형태는 다르게 해석될 수 있는데 3차원 측정은 발목부분까지의 형상데이터에 대한 정보만 제공하므로 정확한 발꿈치의 형태를 분석하기 위해서는 발목 윗부분의 형태에 대한 추가적인 계측을통해 밝혀져야 할 것으로 생각된다. 본 연구는 광주광역시에 거주하는 60세 이상 고령자를 대상으로 분석이 이루어졌으며, 대부분 60~70대로 80대 이상의 분포는 매우 낮아 고령자 전체로 확대 해석하는데 신중을 기해야 할 것이며, 평균 수명이 연장된 만큼 80세 이상의 초고령자들의 발 형태에 대한 연구가 추가로 이루어져 할 것이다.
- 이와 같이 발의 3차원 스캐너를 이용한 연구의 증가는 발에 대한 다양한 항목의 측정데이터가 발의 형태분석에 유용한 자료를 제공하고 있음을 알 수 있으며, 주문 맞춤형 신발 생산뿐 아니라 인솔(Insole) 및 발과 관련된 기능성 부품의 설계와 제품화에 도움이 될 것이다.
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