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Kafe 바로가기주관연구기관 | 인하대학교 InHa University |
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연구책임자 | 김주형 |
보고서유형 | 연차보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2017-05 |
과제시작연도 | 2017 |
주관부처 | 미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 | TRKO201800039300 |
과제고유번호 | 1711058666 |
사업명 | 기술확산지원(정보통신) |
DB 구축일자 | 2018-09-15 |
키워드 | 3차원 프린터.복합수지.맞춤형 웨어러블슈트.보행보조.전동보조기.인체 모델링.3D Printer.Composite Material.Custom-made Wearable Suit.Walking Assistance.Power Assisting.Human Body Modeling. |
1. (최종년도, 당해년도) 목표
❍ 3D 복합재 프린팅(기) 기술 개발
3D 복합수지 프린팅(기) : 25% 이상 : 근력보조시스템 제작
3D 컨덕티브 프린팅 기술 : 2건 이상 : 신호급선
❍ 작업자/사회적약자용 근력보조 시스템 개발
작업자용/사회약자용 근력보조시스템
요추보조 18kg 이상
최대관절수 4 이상
요추부 무게 2.5 이하
하지부무게 6.0 이하
보행속도 80step/min 이상
❍ 인체 맞춤형 시(처)방 매뉴얼 개발
근력보조 시(처)방 :
1. (최종년도, 당해년도) 목표
❍ 3D 복합재 프린팅(기) 기술 개발
3D 복합수지 프린팅(기) : 25% 이상 : 근력보조시스템 제작
3D 컨덕티브 프린팅 기술 : 2건 이상 : 신호급선
❍ 작업자/사회적약자용 근력보조 시스템 개발
작업자용/사회약자용 근력보조시스템
요추보조 18kg 이상
최대관절수 4 이상
요추부 무게 2.5 이하
하지부무게 6.0 이하
보행속도 80step/min 이상
❍ 인체 맞춤형 시(처)방 매뉴얼 개발
근력보조 시(처)방 : 메뉴얼 1건
2. 당해 사업 목적 및 중요성
3D프린팅 융복합 기술 기반 맞춤형 근골격 안전시스템
■의지보조기를 포함하는 근력보조시스템의 세계 시장규모는 연 평균 8.7% 이상 고 성장 중(2015년 기준 839억백만$로 연평균 8.7% 이상 성장하고 있음.)
■기존의 근력보조시스템의 제작은 수작업으로 이루어지고 있어 작업자의 숙련도에 따라 품질이 달라지며, 환자 개인별 맞춤과 재현성이 불가능하고, 인건비 비중이 높아 환자의 호전상태 및 체형 변화에 맞는 근력보조 시스템 제작이 불가능 한 것이 현실 임.
■근력보조시스템의 품질관리 및 제품가격 인하를 위해서는 관련 소요 부품의 표준화 및 급여화가 필요하며, 환자 개인별 맞춤 시스템 제작을 할 수 있는 디지털 제작 방식(3D스캐너 + 3D프린팅) 도입을 통한 원가 절감 시급.
■본 과제의 목표는 3D프린팅 맞춤형 근력보조시스템의 핵심기술을 개발하여, 작업장의 근로자의 업무보조를 위한 근력보조시스템과 노인 또는 장애인의 약화된 근육을 회복 및 강화시키기 위한 개인별 맞춤형 하지 근력보조시스템을 개발하는 것임.
○ 노인 및 사회적 약자의 정신적ㆍ육체적 기능을 향상시키거나 유지시키고 활발한 사회활동으로의 유입을 위한 영리를 기반으로 하는 공적인 신 개념의 새로운 복지 산업임.
○ 이미 스마트 에이징 기술 중 근력지원 로봇 슈트는 한국과학기술 평가원에서 10년 내 인구구조 고령화를 대응하기 위한 10대 유망 기술로 선정 발표됨. 이는 비단 노인뿐만 아니라 사회적 약자(장애인 포함)의 신체적 문제를 해결함으로써 이들의 삶을 지금과는 다르게 바꿀 수 있는 중요한 기술임.
○ 착용 로봇의 기술은 노인 및 사회적 약자의 신체적 독립으로 수동적인 삶에서 능동적인 삶으로 변화 시킬 것이며, 사회 수혜층이었던 계층의 경제활동 참여를 유도하여 사회 기여층으로 변화 시킬 것임. 그리고 각종 문화의 소외층을 주류층으로 편입 시키는 역할에 기여할 것임.
○ 노인․장애인 근력회복 및 강화를 위한 근력보조시스템은 기술집약적 IT-BT융합 분야인 동시에 고부가가치의 의료기기 제품으로 정부와 기업, 전문 연구기관 및 임상 전문가의 적극적인 참여를 통해 원천 기술 확보가 시급함.
○ 본 제품 기술 특성상 연구개발에 있어 공학과 의학 전문가들의 다학제간 연구가 필수적이며 기업, 임상전문가, 연구기관의 유기적인 협력을 통해 제품의 개발과 평가가 이루어져야 함.
3. 사업 내용 및 범위
• 3D복합소재 프린팅 공정 및 기술 개발 (공정률이 25%이상)
• 3D프린팅 패턴 기술 개발
• 3D프린팅 기반의 근력보조시스템의 강건 구조설계 : 5건
• 의료영상 및 3D 스캐닝 등을 통한 인체 모델링(해석 모델)
• 실사용자의 생체역학적 분석을 통한 보조기 가동범위 등 제어 파라미터 도출
• 실사용자의 최대근력 및 관절 유연도(의학적 평가)
• 근력보조시스템 H/W 설계 및 제어시스템 개발
• 관절부 동력/에너지저장 모듈 설계 및 개발
• 모듈별 시제품 제작(고령자 대상, 근로자 대상): 2건
• 근력보조기용 인체정열장치 개발
• 제품화 치공구 및 공정 개발
• 통합 시제품 제작
• 테스트 베드 구축 및 수요기업 테스트 베드 평가
• 사용자 대상(고령자 및 근로자) 장비의 효과(효율)성 평가
4. 사업의 성과
1. 작업자용 맞춤형 근력보조 시스템
특 성 : 3D프린팅 공정률 25% 이상 (부품 및 공정률 포함)
사 양 : 최대관절수 3, 요추보조력 18kg 이상, 근력보조시스템 무게 8.5kg 이하
2. 사회적약자용 맞춤형 근력보조 시스템
특 성 : 3D프린팅 공정률 25% 이상 (부품 및 공정률 포함)
사 양 : 최대관절수 4, 근력보조시스템 무게 8.5kg 이하, 보행속도 80step/min 이상
5. 활용방안 및 기대효과
[활용방안]
- 근력보조시스템
: 중하중의 근력을 사용하는 사업장으로써 생산효율을 향상시키고, 장기간 과다한 근력 사용으로 발생할 수 있는 근골격계 질환 및 산업재해를 방지할 수 있는 장비로 제품화 활용.
적용 범위 : 건축, 철강, 조선, 자동차, 기계 관련 중하중 작업장.
적용 방안 : 산업별 보조장비로 사업화 추진.
- 근골격보조시스템
: 안기-서기자세의 반복 작업에 의해 근골격계 장애가 예상되는 직업/직종에 대한 산업재해 예방 목적 및 산재보험의 절감 목적의 장비, 산업장애자 시회복귀장비로 제품화 활용.
적용 범위 : 근골격계 산업재해 발생 작업장.
적용 방안 : 근로복지공단, 산업안전공단, 고용촉진공단 등과 연계사업화 장비로 사업화 추진.
- 재활보조기기
: 사고 및 후천적 장애로 보행 및 일상생활에 장애를 갖고 있는 대상자용 재활보조기기로 활용.
적용 범위 : 사고로 보행재활이 필요한 대상자, 후천적 장애로 보행보조기가 필요한 대상자.
적용 방안 : 개인보행보조기 및 의료용 보조기(의료보험수가화 추진)로 사업화 추진.
- 노인용 전동보조기
: 노인성 근골격 장애로 보행 및 일상생활에 장애를 갖고 있는 노인 대상자에 노인용 보조기 로 제품화 활용.
적용 범위 : 근골격계 장애노인.
적용 방안 : 노인복지보험 및 노인장기요양보험 대상 품목으로 사업화 추진.
[기대효과]
- 산업재해(근골격계 장애) 예방에 따른 사회적(산재보험)비용 절감 기대. (비용발생 5~10억/인)
- 작업 효율에 따른 고령 숙련작업자에 대한 고용효과 기대. (2015년 65세 인구 660만명 돌파)
- 보행 장애자용 보조기 품목으로 사업화 기대. (퇴행성관절염 2013년 260만명)
- 노인요양보헙 노인용 보조기 대상품목으로 공적급여화 품목으로 사업화 기대.
(근골격계 질환의 사회적비용(치료, 간병, 요양등) ‘10년 8.7조 ⇒ ’20년 18.9조 급증)
- 해외 재활의료기기 신시장으로의 수출 기대.
(세계 재활의료기기 규모‘14년 101,990백만$, 년8.4% 성장)
(출처 : 요약문(초록) 5p)
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