[논문]개방형 웨어러블 공기청정기 디자인 연구

최규한; 백준상

doi:10.5392/jkca.2020.20.12.074

개방형 웨어러블 공기청정기 디자인 연구
Study on the Open-type Wearable Air Cleaner Design 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.20 no.12, 2020년, pp.74 - 81

최규한 (배재대학교 산업디자인전공) , 백준상 (연세대학교 생활디자인학과)

초록
AI-Helper

2020년 현재, 중국발 미세먼지와 국내 미세먼지의 영향으로 대한민국의 뿌연 하늘은 봄철만이 아닌 가을/겨울철에도 흔히 볼 수 있는 일상이 되었다. 2013년, 세계보건기구 산하의 국제암연구소에서는 미세먼지를 사람에게 발암이 확인된 1군 발암물질로 지정하였다. 본 연구의 목적은 미세먼지 관련 디자인 연구 5편을 이론적으로 고찰하고, 시중에 판매되고 있는 웨어러블 공기청정기 3종의 사례분석을 통해 문제점을 도출하여, 개선된 개방형 웨어러블 공기청정기를 제안하는데 있다. 검증방법으로는 워킹 프로토타입을 제작하여 미세먼지의 감소량 측정하였다. 본 연구는 사례분석을 통해 웨어러블 공기 청정기의 세가지 디자인 인사이트를 도출하였다. 첫째, 얼굴에 닿는 면적을 최소화하여 개방감을 최대화한다. 둘째, 공기가 나오는 노즐을 호흡기관과 가까이하여 공기청정 능력을 극대화한다. 셋째, 모터의 위치는 소음을 고려하여 귀로부터 최대한 멀리 위치하도록 한다. 이를 바탕으로 사용자의 착용감을 높이고 공기 청정능력을 극대화한 개방형 웨어러블 공기 청정기 디자인을 제안하였다. 본 연구가 향후, 웨어러블 공기청정기의 보급률을 높이고 사용자의 호흡기 건강을 지킬 수 있는 계기가 되기를 바란다.

Abstract ▼ AI-Helper

As of 2020, due to the influence of fine dust from China and domestic dust, the cloudy sky of Korea has become a daily routine not only in spring but also in autumn/winter. In 2013, the International Cancer Institute under the World Health Organization designated fine dust as a group 1 carcinogen that has been confirmed to be carcinogenic to humans. The purpose of this study is to theoretically review 5 fine dust-related design studies, by analyzing the case of three types of wearable air purifiers on the market, it is to propose an improved open wearable air purifier. As a verification method, a working prototype was produced to measure the amount of fine dust reduction. Therefore, this study derived three design insights of wearable air cleaner through case analysis. First, it maximizes openness by minimizing the area touching the face. Second, the nozzle where the air comes out should be close to the respiratory organ. Third, position of the motor is to be as far away as possible from the ear considering the noise. Based on this, I suggested an open-type wearable air purifier design that maximizes the user openness and improves the wearing comfort. I hope that it will be an opportunity to increase the coverage of wearable air cleaner and protect the respiratory health of users.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구는 사례분석을 통하여 현재 시중에 판매되고 있는 웨어러블 공기청정기의 청정능력이 거의 없는 점을 실험을 통하여 검증하고, 워킹 프로토타입을 제작하여 미세먼지 감소량을 측정하였다. 이를 바탕으로 공기 청정 능력을 극대화한 개방형 웨어러블 공기청정기를 제안하는데 연구의 목적이 있다.

제안 방법

2020년 현재, 시중에 판매되고 있는 웨어러블 공기청정기 A, B, C사 3개의 모델을 본체(크기), 필터(사용 기간), 배터리(충전시간/작동시간), 모터, 노즐, 지지방식, LED 램프, 중량, 풍속, 음이온등의 요소로 분류하였으며, 기기 작동 시간에 따른 청정도를 분석하였다.
이를 바탕으로 디자인 구성요소를 결정하고 디자인 방향을 설정하였다. 개방형 웨어러블 공기청정기 디자인을 제안하고 프로토타입을 제작하여 효과를 검증하였다.
수많은 스케치를 통해 아이디어를 전개하였으며, 코걸이형, 넥밴드 통합형, 고글형등 다양한 아이디어를 도출하였다. 그 중에서 사용자의 이동 방향을 고려하여 필터의 위치를 전면에 배치함으로써 공기의 흐름을 자연스럽게 유도하고, 투명 에어가드를 적용하여 개방감을 극대화한 아이디어를 선정하였다.
본 연구는 사례분석을 통하여 현재 시중에 판매되고 있는 웨어러블 공기청정기의 청정능력이 거의 없는 점을 실험을 통하여 검증하고, 워킹 프로토타입을 제작하여 미세먼지 감소량을 측정하였다. 이를 바탕으로 공기 청정 능력을 극대화한 개방형 웨어러블 공기청정기를 제안하는데 연구의 목적이 있다.
본 연구는 사례분석을 통하여 현재 시중에 판매되고 있는 웨어러블 공기청정기의 청정능력이 거의 없는 점을 실험을 통하여 검증하고, 워킹 프로토타입을 제작하여 미세먼지 감소량을 측정하였다. 이를 바탕으로 공기 청정 능력을 극대화한 개방형 웨어러블 공기청정기를 제안하는데 연구의 목적이 있다.
문헌연구로는 미세먼지 관련 디자인 연구 5편을 이론적으로 고찰하였다. 사례분석으로는 현재 시증에 판매되고 있는 웨어러블 공기청정기의 실제적인 문제점을 도출하고자, 웨어러블 공기청정기 3종을 구매하여 구체적인 사양을 분석하고 기기 작동 시간에 따른 미세먼지의 감소량을 측정하였다. 이를 바탕으로 디자인 구성요소를 결정하고 디자인 방향을 설정하였다.
선행연구 전반에서 보여지는 연구 방법으로는 기존제품에 대한 사례연구 및 실험결과를 바탕으로 개선된 디자인을 제시하였으며, 실내환경 개선을 위한 스마트 미세먼지 측정기 인터랙션 디자인 연구에서는 에스노그라피, 사용자 심층 인터뷰, PSS디자인 방법론등을 통해 프로토타입을 제안하였다. 선행 연구의 연구방법을 참조하여 웨어러블 공기청정기 디자인 사례분석 및 실험값을 통한 프로토타입을 설계하고자 하였다.
또한, 웨어러블 공기 청정기 시장은 이제 막 시작되어 웨어러블 공기 청정기에 대한 연구를 찾기 힘들었으나, 미세먼지 차단 마스크, 목걸이형 선풍기, 미세먼지 측정기등 유사 제품군에서 연구의 근거를 마련하고자 하였다. 선행연구 전반에서 보여지는 연구 방법으로는 기존제품에 대한 사례연구 및 실험결과를 바탕으로 개선된 디자인을 제시하였으며, 실내환경 개선을 위한 스마트 미세먼지 측정기 인터랙션 디자인 연구에서는 에스노그라피, 사용자 심층 인터뷰, PSS디자인 방법론등을 통해 프로토타입을 제안하였다. 선행 연구의 연구방법을 참조하여 웨어러블 공기청정기 디자인 사례분석 및 실험값을 통한 프로토타입을 설계하고자 하였다.
연구 방법으로는 문헌연구와 사례분석을 실시하였다. 문헌연구로는 미세먼지 관련 디자인 연구 5편을 이론적으로 고찰하였다.
본 연구는 사례분석을 통하여 현재 시중에 판매되고 있는 웨어러블 공기청정기의 청정능력이 거의 없는 점을 실험을 통하여 검증하고, 워킹 프로토타입을 제작하여 미세먼지 감소량을 측정하였다. 이를 바탕으로 공기 청정 능력이 극대화된 개방형 웨어러블 공기 청정기 디자인을 제안하였으며, 전문가 10인을 대상으로 설문조사를 실시하여 검증하였다. 검증 결과에서 보여지는 심미성, 조작성등의 다소 저조한 점수는 연구의 한계점으로 인식되며, 후속연구의 필요성이 제기된다.
사례분석으로는 현재 시증에 판매되고 있는 웨어러블 공기청정기의 실제적인 문제점을 도출하고자, 웨어러블 공기청정기 3종을 구매하여 구체적인 사양을 분석하고 기기 작동 시간에 따른 미세먼지의 감소량을 측정하였다. 이를 바탕으로 디자인 구성요소를 결정하고 디자인 방향을 설정하였다. 개방형 웨어러블 공기청정기 디자인을 제안하고 프로토타입을 제작하여 효과를 검증하였다.
10년차 이상의 산업디자인 분야 전문가 10인을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 조사 항목으로는 구조적 독창성, 물리적 기능성, 양산 가능성, 심미성, 조작성 등을 평가하였다. 평가 결과, 구조적 독창성은 100점 만점에 92점으로 매우 높았으나, 심미성, 조작성 등에서 전반적으로 저조한 점수를 받아, 개선의 여지를 남겼다.
청정도 측정을 위해 실제로 웨어러블 기기를 착용하였을 때, 공기가 나오는 노즐로부터 실제 숨을 쉬는 코까지의 거리를 재어 보았다. A사와 B사의 두 웨어러블 기기 모두 15cm 정도가 나왔으며 실제 B사의 사용 설명서에도 15cm까지의 청정 능력을 강조한 바 있다.

대상 데이터

10년차 이상의 산업디자인 분야 전문가 10인을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 조사 항목으로는 구조적 독창성, 물리적 기능성, 양산 가능성, 심미성, 조작성 등을 평가하였다.
웨어러블 공기청정기 시장은 이제 막 시작되어 아직까지는 많은 제품이 나와 있지 않다. 그 중 구매 가능한 3개의 제품을 구입하고 시현해봄으로써 제품의 특/장점과 구성 요소를 분석하였다. 폼팩터의 선정에 있어코 삽입형과 마스크형은 미세먼지 차단 효과가 탁월하지만, 답답하고 착용감이 좋지 않은 점을 감안하여 넥밴드형을 선정하였다.
연구 방법으로는 문헌연구와 사례분석을 실시하였다. 문헌연구로는 미세먼지 관련 디자인 연구 5편을 이론적으로 고찰하였다. 사례분석으로는 현재 시증에 판매되고 있는 웨어러블 공기청정기의 실제적인 문제점을 도출하고자, 웨어러블 공기청정기 3종을 구매하여 구체적인 사양을 분석하고 기기 작동 시간에 따른 미세먼지의 감소량을 측정하였다.
제품의 성능을 실험하기 위해 기능적인 프로토타입을 만들었으며 맑은 날과 먼지가 많은 날을 모두 실험했다. 프로토타입은 다양한 크기의 작은 팬, PVC 호스 및 위생 마스크 등으로 제작되었다.
이는 일반 보건마스크에 비해 틈이 더 작고 정전기로 미세먼지와 먼지에 흡착되어있는 미생물을 잘 걸러내기 때문이다. 프로토타이핑에는 KF80 미세먼지 방지 섬유가 사용되었다.
제품의 성능을 실험하기 위해 기능적인 프로토타입을 만들었으며 맑은 날과 먼지가 많은 날을 모두 실험했다. 프로토타입은 다양한 크기의 작은 팬, PVC 호스 및 위생 마스크 등으로 제작되었다. 식약처에서는 미세먼지 마스크가 미세입자의 크기가 평균 0.

성능/효과

미세먼지가 심한 날은 60~70㎍/㎥이었던 공기는 20~30㎍/㎥ 수준으로 큰 변화를 보였다. 또한, 미세먼지가 심한 날 변화의 추이가 급격한 것으로 보아 미세먼지가 심하지 않은 날보다 미세먼지가 심한 날에 청정도가 우수한 것으로 판단된다. 이를 통해 개방형 웨어러블 공기청정기의 성능을 검증할 수 있었다.

후속연구

이를 바탕으로 공기 청정 능력이 극대화된 개방형 웨어러블 공기 청정기 디자인을 제안하였으며, 전문가 10인을 대상으로 설문조사를 실시하여 검증하였다. 검증 결과에서 보여지는 심미성, 조작성등의 다소 저조한 점수는 연구의 한계점으로 인식되며, 후속연구의 필요성이 제기된다. 본 연구가 웨어러블 공기청정기 디자인 개발에 근거 자료로 활용되기를 기대하며, 사용자의 호흡기 건강을 지킬 수 있는 웨어러블 공기청정기의 실용화를 한층 앞당기는 계기가 되기를 바란다.
검증 결과에서 보여지는 심미성, 조작성등의 다소 저조한 점수는 연구의 한계점으로 인식되며, 후속연구의 필요성이 제기된다. 본 연구가 웨어러블 공기청정기 디자인 개발에 근거 자료로 활용되기를 기대하며, 사용자의 호흡기 건강을 지킬 수 있는 웨어러블 공기청정기의 실용화를 한층 앞당기는 계기가 되기를 바란다.

참고문헌 (10)

환경부, 한국의 사회동향, 2016.
권혁준, 안은규, 서민영, 김혜곤, "인천시를 기준으로 한 교통량과 미세먼지량과의 상관관계 분석," 한국환경 교육학회 학술대회 자료집, 제2016권, 제6호, pp.164-167, 2016.
이석철, 황현숙, 김창수, "쾌적한 지하철 이용을 위한 실시간 환경 모니터링 시스템의 설계 및 구현," 한국멀티미디어학회 학술발표논문집, 제2006권, 제1호, pp.79-82, 2006.
환경부, 한국의 사회동향, 2016.
황명문, 미세먼지 나쁨에도 국민 63%는 불편해서 마스크 안 써, 노컷뉴스, 2017년.
권준호, "자전거 이용자를 위한 일회용 미세먼지 마스크 디자인 연구," 한국디지털정책학회논문지, 제16권, 제12호, pp.571-577, 2018.
김민우, 미세먼지 흡입 방지 기능을 갖춘 목걸이형 선풍기 디자인 제안, 경남대학교, 석사학위논문, 2019.
이정순, 고애란, 류림정, 황예린, 이지현 "소비자 요구분석 기반의 미세먼지 차단 마스크 디자인 개발," 한국의류학회지, 제43권, 제4호, pp.579-591, 2019.

원문보기 상세보기
한상윤, "전기방사 나노섬유 필터를 활용한 미세먼지 마스크의 구조 분석 및 디자인 제안," 한국결정성장학회지, 제27권, 제4호, pp.191-195, 2017.

원문보기 상세보기
조혜련, 실내환경 개선을 위한 스마트 미세먼지 측정기 인터랙션 디자인연구, 성균관대학교, 석사학위논문, 2018.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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