보고서 정보
주관연구기관 |
아트하우스 |
연구책임자 |
김영환
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2017-01 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 |
TRKO201800039869 |
과제고유번호 |
1415143867 |
사업명 |
글로벌전문기술개발(주력및신산업) |
DB 구축일자 |
2018-10-20
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키워드 |
암수일체형 결합체 개발(스냅버튼식 / 회전자석채용식).기능별 구동모듈 개발(9종).제품모듈과 구동모듈의 융합.제품의 소재와 부품 다양화로 경쟁력 확보.제품과 연계된 STEAM교육 프로그램 개발.
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초록
▼
핵심 기술
자유롭게 결합하여 다양한 형태를 조립하여 구동시킬 수 있는 일체형 결합기술+작동 메커니즘+교육컨텐츠+디자인사고가 융합된 완구
최종 목표
1. 어린이의 건강한 성장과 발달을 위한 STEAM교육완구를 개발하여 창의적인 미래인재육성을 목표로 한다.
2. 자유롭게 결합하여 다양한 형태변형이 가능한 원목 블록, 펠트, 고무, 플라스틱 등의 다양한 소재에 구동기능을 채용하여 창의 디자인과 교육이 융합된 완구를 개발한다.
3. 국제경쟁력 확보와 어린이 완구산업 선진화로 수입대체 및 세계시장을 선도하는
핵심 기술
자유롭게 결합하여 다양한 형태를 조립하여 구동시킬 수 있는 일체형 결합기술+작동 메커니즘+교육컨텐츠+디자인사고가 융합된 완구
최종 목표
1. 어린이의 건강한 성장과 발달을 위한 STEAM교육완구를 개발하여 창의적인 미래인재육성을 목표로 한다.
2. 자유롭게 결합하여 다양한 형태변형이 가능한 원목 블록, 펠트, 고무, 플라스틱 등의 다양한 소재에 구동기능을 채용하여 창의 디자인과 교육이 융합된 완구를 개발한다.
3. 국제경쟁력 확보와 어린이 완구산업 선진화로 수입대체 및 세계시장을 선도하는 수출상품으로 개발한다.
개발내용 및 결과
(1차년도)
< 회전조인트시스템 개발 >
기존 조인트기어의 단점을 보강한 새로운 개념의 조인트시스템 개발.
1) 탈부착이 쉽고, 구조안전성(견고성) 보강.
2) 다수의 블록을 겹쳐 조립시 결합력 강화와 구동모터와 연결이 용이한 조인트시스템 1종 개발 (기어 체결형, 핀셋 체결형)
3) 개발내용
- 특허출원(출원번호 : 10-2015-0040196)
- 1차 시금형 제작 및 시제품 제작 테스트(4월)
(결합시스템의 구조적, 기능적 문제점 발생으로 전면설계수정)
- 2차 결합구조개선 설계 및 2차 시금형 제작(5월)
(결합시스템의 결합력 및 기어 체결력 문제발생 설계 수정) 개발완료
- 3차 결합구조 개선 설계 및 3차 시금형 제작(6월)
(체결 및 기어 부분의 결합력 보완설계)
- 4차~6차 시금형 보완제작(7~10월)
- 시제품 적용테스트 완료
- 특허 등록 완료(특허 제10-1545708)
- 안전성 시험평가(11월)
• 한국건설생활환경시험연구원 -기어체결형(CT15-122034)
-핀셋체결형(CT15-122035)
• SGS - 안전성테스트 CAYHA15-10821
< 모듈디자인 >
삼각형, 사각형, 바디, 원형, 튜브, 바, 날개 ,휠, 특수부품으로 구분하여 다양한 모듈 디자인을 개발
1차 : 블록모듈 개발
- 52종 모듈 디자인 및 설계(원목부분 : 45종, 플라스틱부분 : 7종)
- 샘플제작가공(원목) 및 3D 목업제작
- 적용테스트 및 소재 개발
2차: 블록모듈개발
- 59종 모듈디자인 보완개발 및 설계
(원목부분 : 52종, 플라스틱부분 : 7종)
- 샘플제작가공(원목) 및 3D 목업제작
- 적용테스트
3차 : 블록모듈 개발
- 1차, 2차에 개발된 블록들은 보완 수정하여 총 40종의 사용빈도와
활용성이 높은 모듈로 채용
- 디자인 수량 합리화 및 결합체결부 단순화
(원목부분 : 31종, 플라스틱 사출 : 9종)
(1차년도)
< 모듈디자인 >
< 구동모터 부분 >
1) Pull-back 모터 : Pull-back 모터를 채용한 기구설계 및 모터 체결박스 설계
2) 건전지 모터 (1.5V * 4EA = 6V)
건전지 모터 모듈 설계 및 개발(정지 or 전진)
모터 체결박스 설계 및 구동부 개발(콘트롤)
시제품 적용 테스트
3) 충전 조정식 모터 : 충전식 모터 설계 및 개발(모터부분 + 유선컨트롤부분)
운전모드 : 충전지 구동 콘트롤 개발 (정지 or 전진 or 후진)
모터 체결박스 설계 및 제작
시제품 적용 테스트
(1차년도)
< 교육프로그램 >
[THINK PLAY 단계별 교육프로그램]
어린이집, 유치원등 교육기관용 누리과정 정규 수업을 할 수 있는 단계별
정기 교육프로그램 (1~20권/각 12page)
- 유치원 단체 적용 테스트 실행 (4~5세, 6~7세)
- 부모, 자녀대상 평가 (이해도, 개선의견, 수요조사, 가격)
[종합워크북]
- STEAM 교육을 위한 단계별 학습용 종합 워크북
- 유치원 단체수업 적용테스트 실행 (4~5세, 6~7세)
- 부모, 자녀 대상평가 (이해도, 개선의견, 수요조사 등)
[교사가이드북]
- 어린이집, 유치원 교사를 위한 STEAM 교육 프로그램 단계별, 월간별 교육 가이드북(1권)
[조립매뉴얼북]
- 제품을 효과적으로 활용할수 있는 솔루션 북으로 선생님이나 학부모가 조립메뉴얼을 보면서 블록을 이용하여 다양한 모형을 만들 수 있도록 제작
- 부모, 자녀 대상평가 (이해도, 개선의견, 수요조사)
- 일반인 대상평가 (이해도, 개선의견, 수요조사)
< 제품디자인 >
- 모듈화된 블록을 조합하여 자유로운 확장으로 예술성과 창의성을 키울 수 있는 STEAM교육 완구로 개발.
- 구동모터와 원목모듈이 자유롭게 결합하여 생각대로 형태변형이 가능한 확장형 연결구조로 개발.
[WIND RACER Ⅰ.Ⅱ]
1종세트로 자동차, 스포츠카, 비행기, 헬리콥터, 탱크, 배, 오토바이, 기차 등 다양한 교통기기에 구동모터를 채용하여 사용자가 창의성 있게 만드는 트랜스포밍 교통기기 시리즈 2종 개발.
[SPACE Ⅰ.Ⅱ]
움직이는 로봇과 우주선, 우주기지, 우주자동차, 우주인 등으로 다양하게 변신 조립하여 구동모터를 부착하여 작동되는 우주시리즈 2종 개발.
(2차년도)
< 결합시스템보강개발 >
- 1차년에 개발된 3구형 결합 조인트시스템을 보강할 새로운 결합구조 개발
1) 2~3세 유아들이 쉽게 탈 부착할 수 있는 기능부여
2) 다수의 블록과 구동모듈이 안전한 결합과 확장성 있는 메커니즘 개발과 소재 채용
3) 개발 내용 : 회전자석을 이용한 새로운 결합체 개발
< 마그네틱 결합시스템 개발 >
- 특허출원 (제 10-2016-0161619호)
- 원구형 마그네틱을 결합부 내부에 채용, 극과 상관없이 자석이 회전되며 쉽게 체결되는 새로운 결합시스템을 개발
- 1차 시금형 제작 테스트 후 결합부 내부 체결구조개선 및 원구자석을 4mm→6mm로 보강, 결합력 강화
- 결합 후 자유롭게 회전되고 형태를 안전하게 고정하고 밀림현상을 방지할 수 있는 내부회전기어 채용
- 회전시에는 경쾌한 소리가 날 수 있게 설계하여 조립시 사고력과 청각 효과를 높임
- 안전성 시험평가는 특허출원등록 완료 후 시행예정
< 스냅버튼형 체결구조개발 >
- 펠트, 레자, 목, EVA등 다양한 소재에 적용할 수 있는 스냅버튼형 체결체 채용
- 시제품 적용테스트 완료
- 인장강도 및 안전성테스트 완료
- SGS 안전성테스트
- 한국시험연구원 안전성테스트
< 구동모터개발 >
개발품목 주요기능 및 구성부품
파워모듈
⦁전원공급 및 회전운동을 주관하는 동력모듈
⦁구성부품 : 파워PCB(0.8kg) 리튬배터리 충전모듈, 회전모터, 감속기어, 기어핀, 무선송수신부, 외관케이스 리모콘 모듈
⦁무선리모콘 컨트롤시스템으로 개발
⦁부품구성 : 리모콘 PCB, 무선송수신부, 배터리장착부, 컨트롤조작부, 외관케이스 커넥터 모듈
⦁파워모듈의 동력을 다른 모듈로 전달하여주는 모듈
⦁부품구성 : 6방향커넥터, 전원연결판 외관케이스
좌우분리형
바퀴굴림
전용모듈
⦁무선이동 모듈로 전후좌우 움직임이 가능하도록 하며, 좌측, 우측각 각 컨트롤 할 수 있는 모듈
⦁부품구성 : 작동 PCB, 무선송수신부, 모터2개, 감속기어, 기핀 외관케이스 수평운동 모듈
⦁파워모듈의 회전운동을 평행이동운동으로 바꿔주는 모듈
⦁부품구성 : 회전부품, 운동방향 전환부품, 기어류, 평행운동판, 외관케이스
걷기모듈
⦁직립보행전용 모듈로 개발(로봇, 동물, 곤충 등에 적용)
(2차년도)
< 제품디자인 >
[마이라이더 Ⅱ 시리즈]
원목블록을 자유롭게 결합시켜 세상의 모든 탈것을 자유롭게 만들 수 있는 창의 블록 완구로 개발
2016년 대한민국 글로벌명품 어린이상품 선정
(산업통산부, 디자인진흥원)
(2차년도)
[MYRIDER MOTO 시리즈 8종 개발]
- Pull-Back 모터와 원목블록을 자유롭게 결합시켜 다양한 자동차를 조립 할 수 있게 개발
- 경찰차, 구급차, 택시, 승용차, 트럭, 포크레인, 경주용 자동차 등으로 아이들이 스토리를 만들고 역할놀이를 할 수 있게 개발
- 2016년 IDEA 어워드 (노미네이트)
[EQNIMAL 시리즈 3종 개발]
사용자가 구동모터에 다양한 소재(원목, 종이, 펠트, PVC, EVA, 고무 등)를 적용 다양한 동물과 로봇 등을 스스로 만들어 보행을 구현할 수 있는 예술, 디자인창의력, 과학, 수학, 구조역학이 있는 오토마타 시리즈 3종 개발
(2차년도)
[STEAM PLAY 시리즈 개발]
파워모듈, 리모콘모듈, 커넥터모듈, 좌우바퀴굴림모듈, 수평, 수직운동모듈을 종합적으로 채용한 STEAM블록 세트로 교육프로그램과 함께 사용할 수 있게 구성함
기술개발 배경
기존 완구시장에 안정적으로 진입하기 위해서는 캐릭터를 기반으로 한 게임 애니메이션이 수반되지 않으면 어려운 상황임
세계적인 저출산 영향 및 소득수준 향상, 자녀교육열기 등으로 세계 완구 트렌드는 지능개발과 창의력 향상을 통한 미래인재 육성이라는 교육목적 달성을 위해 고급화현상과 함께 유해성이 없는 친환경 창의적 메커니즘이 융합된 조립블록 완구로 소비자 욕구가 변화하고 있음
세계 최초로 개발된 암수일체형 결합기술로 개발한 원목블록완구를 발전시켜 구동기능을 채용한 완구를 개발, 국내디자인 완구의 선진화로 수입대체 및 국제경쟁력을 확보한 수출 상품으로 도약
과학과 예술이 융합된 STEAM교육 교구로 포지션 할 수 있게 제품과 교육 프로그램을 연계개발, 국내교육기관 및 중국교육완구시장 교두보 확보로 글로벌 시장 진출
핵심개발 기술의의
1) 기존 개발된 결합체를 보완하여 좀 더 쉽게 유기적으로 결합할 수 있는 새로운 구조의 결합시스템을 개발함(특허 2건 출원 및 등록 완료)
2) 기존 원목블록제품에 구동기능과 소재 다양화로 교육용 완구 및 교구 시장 진입교두보 확보
체계화된 STEAm교육을 위한 단계별 교육프로그램 Book과 work book 등의 교육 컨텐츠를 개발, 제품별로 개발, 교육시장 진입장벽 해소
3) 1차년도 유선리모컨 컨트롤 방식에서 2차년도 무선컨트롤 방식으로 발전시키고 용도별 기능별 모터를 모듈로 개발하여 적용 범용성 확보
- 경쟁력 있는 모듈 모터 개발을 위해 외부모터 구조설계 전문가 활용
- 저가형 Pull-Back 모터를 개발, 양산화로 제품의 시장경쟁력 추진
4) 기존 원목블록완구는 원천기술인 결합부품과 제품디자인 부분만 자체에서 커버하고 완제품 가공은 해외 OEM으로 생산하였으나 STEAM교육완구는 부품 및 소재 다양화로 국산화 비중을 70% 이상 확보하고자 함
5) 중국 교육시장 진출을 위해 MOU 체결 및 기술로얄티 협의 진행 중
적용 분야
세계 최초로 개발된 암수일체형 결합기술을 발전시켜
1) 2피스 일체형(All-in-one) 결합구조로 의류, 패션소품, 등산용품 등 생활제품 전반에 적용 가능한 부품개발
2) 생활용품, 전자, 기계 등의 체결에 관한 기술 라이센싱 추진
(출처 : 최종보고서 초록 7p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제출문 ... 2
- 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 4
- 기술개발사업 주요 연구성과 ... 17
- 목차 ... 20
- 제 1장 서론 ... 21
- 제 1절 과제의 개요 ... 21
- 제 2장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 22
- 제 1절 최종 목표 및 평가 방법 ... 22
- 제 2절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 24
- 제 3절 수행 결과의 보안등급 ... 39
- 제 3장 결과 ... 40
- 제 1절 연구개발 최종 결과 ... 40
- 연구개발 추진 일정 ... 41
- 연구개발 추진 실적 ... 43
- 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 97
- 제 2절 연구개발 추진 체계 ... 100
- 각 기관/기업별 역할 ... 100
- 추진내역 ... 102
- 제 3절 고용 창출 효과 ... 103
- 제 4절 자체보안관리진단표 ... 104
- 제 4장 사업화 계획 ... 105
- 제 1절 시장 현황 및 전망 ... 105
- 제 2절 사업화 계획 ... 111
- 1) 사업화 소요기간 ... 111
- 제 3절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 113
- 끝페이지 ... 114
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