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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 더운 환경에서 팬의 부착 위치가 다른 조끼 착용 시 인체 착용 효과를 비교 및 분석하여 관련 의복 개발 시 기초자료로 활용하고자 하였다.
- 본 연구에서는 방서복 개발을 위한 첫 번째 단계로써 팬의 부착 위치가 다른 실험 조끼의 객관적 평가 및 주관적 반응을 비교하고 분석하였다.
- 본 연구에서는 의복의 팬 부착 위치 선정에 따른 의복 및 피부에 미치는 표면온도 감소 효과를 살펴봄으로써, 열 스트레스를 효과적으로 경감해줄 수 있는 의복 개발의 기초자료를 제공할 수 있었다. 후속연구에 서는 시원한 장치 부착이 필요한 상황에 맞는 현장 평가를 통해 착용 편의성, 동작 기능성 측면에서 더 고려되어져야 할 문제를 도출해야 한다.
제안 방법
- 그리고 조끼를 착용시킨 다음, 조끼에 부착된 팬을 가동시키고 10분 후 다시 의복 및 피부표면온도를 측정하였으며, 1차 주관적 평가도 실시하였다. 1차 주관적 평가가 끝난 후에는 팬을 정지시키고, 실험 조끼를 착용한 상태에서 피험자는 인공기후실 안에 있는 트레드밀에서 10분간 6km/h 속도로 걷기를 실시하여 땀이 나도록 하였다. 운동이 종료되면 피험자는 실험 조끼를 벗고 의복 및 피부표면온도를 측정하고 난 후, 다시 실험 조끼를 착용시키고 팬을 가동하였다.
- 운동이 종료되면 피험자는 실험 조끼를 벗고 의복 및 피부표면온도를 측정하고 난 후, 다시 실험 조끼를 착용시키고 팬을 가동하였다. 그리고 10분 후에 의복 및 피부표면온도 측정과 2차 주관적 평가를 실시하였다. 이 때, 피험자들의 실험 조끼 4벌의 착용 순서는 라틴스퀘어법(Keedwell & Dénes, 2015) 4×4로, 랜덤하게 착용할 수 있도록 정해주었다.
- 3(b)] 그 영역의 평균 표면온도를 구하였다. 그리고 운동 전과 운동 후 모두, 실험 조끼를 착용하기 전과 후의 온도 편차를 계산하여 비교분석하였다.
- 인공기후실에 입실한 뒤에는 실험 조끼를 착용하기 전에 먼저 의복 및 피부표면온도를 측정하였다. 그리고 조끼를 착용시킨 다음, 조끼에 부착된 팬을 가동시키고 10분 후 다시 의복 및 피부표면온도를 측정하였으며, 1차 주관적 평가도 실시하였다. 1차 주관적 평가가 끝난 후에는 팬을 정지시키고, 실험 조끼를 착용한 상태에서 피험자는 인공기후실 안에 있는 트레드밀에서 10분간 6km/h 속도로 걷기를 실시하여 땀이 나도록 하였다.
- , USA)를 사용하여, 정자세를 유지한 상태의 피험자 앞ㆍ뒤 모습을 촬영하였다. 그리고 촬영을 통해 획득된 의복 및 피부표면온도 사진은 운동 전과 후의 팬의 효과를 비교하기 위해 ReserchIR(FLIR Systems, Inc., USA)에서 [Fig. 3(a)]와 같이 영역을 나누고 일정 영역에서의 평균 표면온도를 구하여 분석하였다. 먼저 의복표면온도 측정은 가슴(chest), 배(stomach), 견갑 (upper back), 뒤허리(lower back) 부위였고, 피부표면 온도 측정은 목의 앞면(front neck), 목의 뒷면(back neck), 팔의 앞면(front arm), 팔의 뒷면(back arm)이었다.
- 먼저 의복표면온도 측정은 가슴(chest), 배(stomach), 견갑 (upper back), 뒤허리(lower back) 부위였고, 피부표면 온도 측정은 목의 앞면(front neck), 목의 뒷면(back neck), 팔의 앞면(front arm), 팔의 뒷면(back arm)이었다. 단, 팔 부위는 팔꿈치를 기준으로 나누어 아랫부분만 분석하였다.
- 평가를 실시하는 도중에는 피험자들의 다양한 의견을 얻었다. 또한 시원한 정도 순위(1순위: 4점, 2순위: 3점, 3순위: 2점, 4순위: 1점)를 질의응답하게 하였다.
- 3(a)]와 같이 영역을 나누고 일정 영역에서의 평균 표면온도를 구하여 분석하였다. 먼저 의복표면온도 측정은 가슴(chest), 배(stomach), 견갑 (upper back), 뒤허리(lower back) 부위였고, 피부표면 온도 측정은 목의 앞면(front neck), 목의 뒷면(back neck), 팔의 앞면(front arm), 팔의 뒷면(back arm)이었다. 단, 팔 부위는 팔꿈치를 기준으로 나누어 아랫부분만 분석하였다.
- 실험복 중 팬을 부착할 조끼는 일반적으로 착용하는 스타일로 선정하여, 팬의 부착 위치가 다르게 4벌을 디자인하여 제작하였다. 조끼의 디자인은 브이넥의 앞중심 여밈 형태로 설계하고, 여밈에는 지퍼를 사용하였다.
- 2m/sec 이하)로 이동하였다. 인공기후실에 입실한 뒤에는 실험 조끼를 착용하기 전에 먼저 의복 및 피부표면온도를 측정하였다. 그리고 조끼를 착용시킨 다음, 조끼에 부착된 팬을 가동시키고 10분 후 다시 의복 및 피부표면온도를 측정하였으며, 1차 주관적 평가도 실시하였다.
- 의복 및 피부표면온도 측정 방법은 다음과 같았다. 적외선 열화상 카메라 FLIr E75(FLIR Systems, Inc., USA)를 사용하여, 정자세를 유지한 상태의 피험자 앞ㆍ뒤 모습을 촬영하였다. 그리고 촬영을 통해 획득된 의복 및 피부표면온도 사진은 운동 전과 후의 팬의 효과를 비교하기 위해 ReserchIR(FLIR Systems, Inc.
- 주관적 평가는 적외선 열화상 카메라 촬영이 끝나고 팬이 계속 가동되는 동안 실시하였다. 피험자는 [Table 4]와 같이 온열감과 쾌적감을 각각 7점 척도, 6점 척도에 의해(Lee & Park, 2006) 평가하였다.
- 즉, [운동전, 실험 조끼 착용 전 의복표면평균온도 – 운동 전, 실험 조끼 착용 후 의복표면평균온도]와 [운동 후, 실험 조끼 착용 전 의복표면평균온도 – 운동 후, 실험 조끼 착용 후 의복표면평균온도]를 부위별로 계산하였다.
- 또한 팬과 연결되어 있는 USB 케이블은 휴대용 보조배터리에 연결함으로써 전원이 공급되고, 팬의 뒷면 스위치로 작동하였다. 팬 부착 위치는 가슴, 배, 견갑, 뒤허리 부위로 선정하여, 두 개의 팬이 부착될 수 있도록 하였다. 구체적으로 [Table 1]과 같이 가슴 부위에 팬이 부착된 조끼, 배 부위에 팬이 부착된 조끼, 견갑 부위에 팬이 부착된 조끼, 뒤허리 부위에 팬이 부착된 조끼로 구성되었다.
- 피험자는 [Table 4]와 같이 온열감과 쾌적감을 각각 7점 척도, 6점 척도에 의해(Lee & Park, 2006) 평가하였다.
- 피험자는 준비실(27±1℃, 50±10% RH, 0.1m/sec)에서 준비된 반팔 티셔츠와 긴 작업복 바지를 착용하고 10분 동안 안정을 취한 후, 여름철 환경의 인공기후실(30±3oC, 75±1% RH, 0.2m/sec 이하)로 이동하였다.
- 한편, 더운 환경으로부터 열 스트레스를 해소하기 위해 몇몇 연구에서 적극적으로 환기 장치를 개발하거나 그 성능에 대하여 평가하였다. Nishihara et al.
대상 데이터
- 각각 V-FU, V-FD, V-BU, V-BD로 명명하였고, 제작된 실험 의복은 [Table 2]에 나타내었다. 그리고 실험 조끼 안에 착용하는 옷은 반팔 면 티셔츠(cotton 100%)와 일반적인 여름용 작업복 바지(polyester 65%, rayon 35%)로 준비하였다.
- 조끼의 사이즈는 20대 남성 평균 치수(Korean Agency for Technology and Standards [KATS], 2015)에 적합하도록 하였다. 소재는 폴리에스테르 100%(구조: 평직, 종류: 태피터, 두께: 0.07mm)로 선정하였고, 팬 부착 위치에 구멍을 뚫어 팬의 탈ㆍ부착이 가능하도록 하였다. 연구에 사용한 팬은 [Fig.
- 07mm)로 선정하였고, 팬 부착 위치에 구멍을 뚫어 팬의 탈ㆍ부착이 가능하도록 하였다. 연구에 사용한 팬은 [Fig. 1]과 같이 지름 8.2cm의 원형이었고, 풍속은 5.3+0.9m/s이었으며, 두 개의 팬 무게는 122.1g이었다. 또한 팬과 연결되어 있는 USB 케이블은 휴대용 보조배터리에 연결함으로써 전원이 공급되고, 팬의 뒷면 스위치로 작동하였다.
- 실험복 중 팬을 부착할 조끼는 일반적으로 착용하는 스타일로 선정하여, 팬의 부착 위치가 다르게 4벌을 디자인하여 제작하였다. 조끼의 디자인은 브이넥의 앞중심 여밈 형태로 설계하고, 여밈에는 지퍼를 사용하였다. 그리고 견갑 부위에는 요크가 있도록 하였으며, 밑단에는 스트링 고무줄을 삽입하였다.
- 본 연구에서는 실험을 실시하기 위해 IRB 승인을 (201807-SB-102-01) 받았으며, 연구 참여에 동의한 피험자를 모집하여 2018년 7월에 실험을 실시하였다. 피험자는 제7차 한국인 인체치수조사(KATS, 2015)의 20대 남성 평균 치수에 해당하는 8명을 대상으로 하였고, 피험자의 평균 신체 치수는 [Table 3]과 같았다.
데이터처리
- 본 실험에서 얻은 자료는 SPSS 24.0 통계프로그램을 이용하여 팬 부착 위치에 따른 부위별 의복표면온도와 부위별 피부표면온도 측정 데이터, 주관적 온열 감과 쾌적감의 평균 및 표준편차를 구하였다. 실험복 간의 비교분석은 반복측도 ANOVA와 Bonferroni법을 이용하여 사후 검증을 하였다.
- 실험복 간의 비교분석은 반복측도 ANOVA와 Bonferroni법을 이용하여 사후 검증을 하였다. 순위형 데이터는 빈도 분석을 통해 도출하였다.
- 0 통계프로그램을 이용하여 팬 부착 위치에 따른 부위별 의복표면온도와 부위별 피부표면온도 측정 데이터, 주관적 온열 감과 쾌적감의 평균 및 표준편차를 구하였다. 실험복 간의 비교분석은 반복측도 ANOVA와 Bonferroni법을 이용하여 사후 검증을 하였다. 순위형 데이터는 빈도 분석을 통해 도출하였다.
이론/모형
- 그리고 견갑 부위에는 요크가 있도록 하였으며, 밑단에는 스트링 고무줄을 삽입하였다. 조끼의 사이즈는 20대 남성 평균 치수(Korean Agency for Technology and Standards [KATS], 2015)에 적합하도록 하였다. 소재는 폴리에스테르 100%(구조: 평직, 종류: 태피터, 두께: 0.
성능/효과
- 객관적인 의복표면 및 피부온도 분석과 주관적인 평가를 종합적으로 정리하면, 팬이 의복에서 뒤허리 부위에 위치하는 것이 온열감과 쾌적감 측면에서 유리함을 알 수 있었다. 다만 뒤허리에 위치하면 무게에 의해 착용 쾌적감을 방해할 수 있기 때문에 무게분산을 위한 부착방법을 고려하는 것이 필요한 것으로 나타났다.
- (2012)은 발한량이 많을수록 주관적으로 쾌적하지 않다고 한 바 있어, 팬이 뒤쪽에 있어서 신체 뒤쪽의 의복과 피부표면온도를 낮추더라도 그 효과를 감각적으로는 덜 느낄 수도 있다고 사료된다. 결과적으로 객관적 표면온도 측정 결과와 주관적 평가 결과를 종합하면 V-BD가 가장 효율적일 수 있을 것으로 판단되며, 무게에 의해 쾌적감을 방해할 수 있으니 무게분산을 위한 부착방법을 고려할 필요성도 있음을 확인하였다.
- 즉, 운동 전에 실험 조끼 간의 의복표면온도 차이를 살펴보면, 견갑 부위(V-BU)나 뒤허리 부위(V-BD)에 팬이 부착되었을 때 견갑 부위와 뒤허리 부위의 의복표면온도를 낮춰주고, 가슴 부위(V-FU)와 배 부위(V-FD)에 팬이 부착되면 효과가 없음을 알 수 있었다. 결과적으로 인체의 뒷면을 온도를 낮춰주기 위해서는 팬을 의복 뒤쪽에 위치시키는 것이 효율적임을 확인하였다.
- 결론적으로 앞쪽에 팬이 부착된 경우는 운동 여부와 관계없이 인체 앞면의 의복표면온도와 목 앞쪽의 피부온도를 낮추는데 효과적이었다. 그러나 뒤쪽에 팬이 부착될 경우에는 뒤허리 부위에 팬이 위치해야, 뒤허리 부위뿐만 아니라 실험복의 견갑 부위의 의복표면온도도 낮추어주었고, 인체의 뒤쪽 팔 부위, 뒷목 부위의 표면온도까지 낮추는데 효과적이었다.
- 결론적으로 앞쪽에 팬이 부착된 경우는 운동 여부와 관계없이 인체 앞면의 의복표면온도와 목 앞쪽의 피부온도를 낮추는데 효과적이었다. 그러나 뒤쪽에 팬이 부착될 경우에는 뒤허리 부위에 팬이 위치해야, 뒤허리 부위뿐만 아니라 실험복의 견갑 부위의 의복표면온도도 낮추어주었고, 인체의 뒤쪽 팔 부위, 뒷목 부위의 표면온도까지 낮추는데 효과적이었다. 이는 척주의 굴곡에 의해 뒤허리 부위에서 인체와 의복 사이에 공간이 형성됨에 따라 대류가 발생하고, 인체의 열 분산 효과가 생긴 것으로 사료된다.
- 다른 부위의 피부표면온도 분석 결과를 살펴보면, 목 앞쪽에서는 운동의 여부와 관계없이 V-FU가 가장 시원하게 해주었다. 그리고 목 뒤쪽에서 운동 전에는 V-BU가 피부표면온도를 낮추는데 있어 효과적이었으나, 운동 후에는 오히려 V-BD가 더 효과적이었다. 즉, 운동의 여부에 관계없이 인체 앞면 피부온을 낮추는 것에 효과적인 것은 앞쪽에 팬이 부착된 조끼 중에서도 V-FU가 피부온을 낮추는 것에 효과적이었던 반면, 인 체 뒷면 피부온을 낮추는 것에 있어서는 운동의 여부에 따라 달랐다.
- 피부표면온도를 분석한 결과, 운동 전 견갑 부위의팬(V-BU)은 팔 뒤쪽 피부표면온도를 낮추었지만, 운동 후에는 그 효과가 사라졌다. 그리고 목 앞쪽은 운동 여부와 관계없이 가슴 부위에 부착된 팬(V-FU)이 시원함을 제공해주었고, 목 뒤쪽은 운동 전에는 팬이 견갑에 있을 때(V-BU)가 효과적이었지만 운동 후에는 팬이 뒤허리에 있을 때(V-BD) 더 효과적이었다.
- 이는 척주의 굴곡에 의해 뒤허리 부위에서 인체와 의복 사이에 공간이 형성됨에 따라 대류가 발생하고, 인체의 열 분산 효과가 생긴 것으로 사료된다. 다만 뒤쪽에 팬이 있을 때 운동 전보다 운동 후에 팬에 의한 온도 하락률이 감소하여 더욱 효과적인 시원함을 제공하기 위해서는 팬에서 나오는 바람의 온도를 낮추어야만 효율적일 수 있음을 알 수 있었다.
- 실험 조끼 설계에 따른 의복표면온도를 분석한 결과, 실험 조끼에 부착된 팬이 가동되는 경우, 운동에 상관없이 대체적으로 부착된 위치에 해당하는 의복표면온도를 낮추는 데에 효과가 있는 것을 알 수 있었다. 다만, 운동 후 팬이 견갑 부위에 위치하는 것 보다(V-BU) 오히려 뒤허리 부위에 있는 것이(V-BD) 뒤허리뿐만 아니라 견갑 부위의 의복표면온도까지 낮추는 데에 있어서 더욱 효과적인 것으로 나타났다.
- 그런데 대체로 운동 전보다 운동 후에 값이 작은 것으로 보아 땀이 나서 피부온이 상승하면 실험 조끼 착용의 효과가 적어짐을 확인하였다. 또한 실험 조끼 V-FU와 V-FD를 착용하면 가슴 부위는 시원하고 견갑 부위에는 전혀 효과가 없었으나, V-BU와 V-BD를 착용하면 뒤쪽이 모두 시원하면서 앞쪽에도 약간의 냉감을 제공하므로 팬이 뒤에 있어도 앞면까지 시원함을 제공할 수 있는 장점이 있음을 확인하였다.
- 더운 환경에서 실험 조끼 착용 시의 주관적 평가 결과는 [Table 6]에 정리하였다. 먼저 운동 전의 주관적 평가를 살펴보면, 팬 부착 위치에 따른 전체적인 온열 감은 대부분의 실험복에서 거의 3점대(slightly cool)로 비슷하게 나타나 피험자들은 모든 실험 조끼에 대해 약간은 시원하게 느끼고 있음을 알 수 있었다. 그러나 쾌적감에서는 실험 조끼 V-FD를 가장 쾌적하다고 응답하였다(p<.
- 실험 조끼 설계에 따른 의복표면온도를 분석한 결과, 실험 조끼에 부착된 팬이 가동되는 경우, 운동에 상관없이 대체적으로 부착된 위치에 해당하는 의복표면온도를 낮추는 데에 효과가 있는 것을 알 수 있었다. 다만, 운동 후 팬이 견갑 부위에 위치하는 것 보다(V-BU) 오히려 뒤허리 부위에 있는 것이(V-BD) 뒤허리뿐만 아니라 견갑 부위의 의복표면온도까지 낮추는 데에 있어서 더욱 효과적인 것으로 나타났다.
- 운동 전의 실험복 표면온도 측정 결과를 살펴보면, 견갑 부위에서 V-FD의 평균 표면온도는 34.0℃ 였으며, V-BU의 평균 표면온도는 33.0℃로 견갑 부위에서 표면온도 차이가 있는 것으로 나타났다(p<.05).
- 운동 전의 피부표면온도 측정 결과를 살펴보면, 팔 뒤쪽 부위에서 V-FD를 착용했을 때는 34.3℃, V-BU는 33.7℃로 V-BU를 착용했을 때 팔 뒤쪽 부위의 표면온도를 낮춰주는 효과가 있는 것으로 나타났다(p<.05).
- 운동 후의 주관적 평가를 살펴보면, 전체적인 온열 감은 모든 실험복에서 거의 2점대(cool)로 나타나, 모든 실험 조끼에 대해 운동 전보다는 팬의 효과를 덜 느끼는 것으로 나타났다. 운동 후의 쾌적감에서는 실험 조끼 V-FD와 V-BD를 가장 쾌적하다고 하였다(p<.
- 종합적으로 운동 전ㆍ후 모두 대부분 팬이 위치한 부위의 의복표면온도가 낮은 경향임을 알 수 있었다. 다만, 운동 후 견갑 부위에서만 팬이 견갑에 위치한 VBU보다 뒤허리에 위치한 V-BD일 때 의복표면온도가 조금 더 낮게 나타났는데, 이는 견갑 부위는 의복과 밀착이 되는 부위로써 V-BU보다는 뒤허리에 공간이 있는 V-BD의 팬 바람이 견갑 부위까지 올라가서 표면온도를 낮추는데 영향을 준 것으로 생각된다.
- 주관적인 평가 결과에서 팬 부착 위치에 따른 온열감을 분석한 결과, 실험복 간의 큰 차이가 없었다. 그러나 팬이 배(V-FD)나 뒤허리(V-BD) 부위에 있을 때 쾌적하게 느끼는 것으로 나타났다.
- 05). 즉, V-BU는 운동 전에는 팔 뒤쪽의 피부 표면온도를 낮추는 데에 있어서 효과적이었지만 운동 후에는 효과가 없었다.
- 01). 즉, 운동 전에 실험 조끼 간의 의복표면온도 차이를 살펴보면, 견갑 부위(V-BU)나 뒤허리 부위(V-BD)에 팬이 부착되었을 때 견갑 부위와 뒤허리 부위의 의복표면온도를 낮춰주고, 가슴 부위(V-FU)와 배 부위(V-FD)에 팬이 부착되면 효과가 없음을 알 수 있었다. 결과적으로 인체의 뒷면을 온도를 낮춰주기 위해서는 팬을 의복 뒤쪽에 위치시키는 것이 효율적임을 확인하였다.
- 다만 무게중심이 아래로 내려가는 느낌에 의해 약간 불편하다고도 언급하였다. 즉, 주관적인 감각에 의해 팬 위치의 선호도가 다른 것을 알 수 있었고, 팬을 의복에 부착할 경우에는 실제 의복 및 피부표면온도를 낮추는 것뿐만 아니라, 의복에서 이질적인 장치의 부착은 무게감을 느끼게 해주므로 팬 위치를 고려하는 것도 중요함을 시사하였다.
- 대체로 V-FD와 V-BD를 시원 하게 느낀 것으로 나타났다. 특이한 것은 V-FD는 의복표면온도 측정 결과에서 배 부위 외에는 다른 부위에는 큰 영향을 미치지 않았으며, 피부표면온도 측정 결과에서도 다른 실험 의복보다 효과적이지는 않았다. 그럼에도 불구하고 V-FD를 시원하다고 느꼈다는 것은 배 부위의 팬 부착이 신체의 온열 부담을 덜어주는 것에 효과적일 수 있음을 시사한다.
- 피부표면온도를 분석한 결과, 운동 전 견갑 부위의팬(V-BU)은 팔 뒤쪽 피부표면온도를 낮추었지만, 운동 후에는 그 효과가 사라졌다. 그리고 목 앞쪽은 운동 여부와 관계없이 가슴 부위에 부착된 팬(V-FU)이 시원함을 제공해주었고, 목 뒤쪽은 운동 전에는 팬이 견갑에 있을 때(V-BU)가 효과적이었지만 운동 후에는 팬이 뒤허리에 있을 때(V-BD) 더 효과적이었다.
- 한편, 운동 후의 실험복 표면온도 측정 결과를 살펴보면, 운동 전과는 다르게 가슴 부위의 의복표면온도에서 유의차가 있었다. 가슴 부위에서 V-FU의 의복표면온도가 33.
후속연구
- 본 연구의 제한점은 실험 대상을 20대 남성으로 한정한 것이기 때문에 확대 해석에는 주의해야하고, 더운 환경에 노출시킨 시간을 제한하여 실험했으므로 착용자가 실제 활동하는 시간을 고려하는 것이 필요하다.
- 후속연구에 서는 시원한 장치 부착이 필요한 상황에 맞는 현장 평가를 통해 착용 편의성, 동작 기능성 측면에서 더 고려되어져야 할 문제를 도출해야 한다. 향후에는 팬 부착 기술을 적용한 의복 디자인 개발과 관련된 연구를 통해 제품으로 활용될 수 있을 것으로 기대가 된다.
- 본 연구에서는 의복의 팬 부착 위치 선정에 따른 의복 및 피부에 미치는 표면온도 감소 효과를 살펴봄으로써, 열 스트레스를 효과적으로 경감해줄 수 있는 의복 개발의 기초자료를 제공할 수 있었다. 후속연구에 서는 시원한 장치 부착이 필요한 상황에 맞는 현장 평가를 통해 착용 편의성, 동작 기능성 측면에서 더 고려되어져야 할 문제를 도출해야 한다. 향후에는 팬 부착 기술을 적용한 의복 디자인 개발과 관련된 연구를 통해 제품으로 활용될 수 있을 것으로 기대가 된다.
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