초록 ▼

□ 연구개요
본 과제는 디지털 인체모델을 이용한 해석을 통해「디지털 인체기반 제품설계기술」개발을 목표로 한다. 이를 의료, 스포츠 등의 분야에 적용하여 다양한 인체 친화적 제품설계기술을 확보함으로써 관련 산업의 국제 경쟁력을 높이고 삶의 질 향상에 기여하도록 한다. 이를 위해 모션캡쳐와 유한요소 해석의 연계를 통해 인체 동작해석기법을 개발하고 동작 중에 인체의 주요 관절의 역학작용을 분석하여 동작중인 인체 내부의 응력을 평가하는 기술을 개발한다. 또한 Scaling을 이용하여 표준 유한요소 모델을 개인 맞춤형 유한요소 모델로

□ 연구개요
본 과제는 디지털 인체모델을 이용한 해석을 통해「디지털 인체기반 제품설계기술」개발을 목표로 한다. 이를 의료, 스포츠 등의 분야에 적용하여 다양한 인체 친화적 제품설계기술을 확보함으로써 관련 산업의 국제 경쟁력을 높이고 삶의 질 향상에 기여하도록 한다. 이를 위해 모션캡쳐와 유한요소 해석의 연계를 통해 인체 동작해석기법을 개발하고 동작 중에 인체의 주요 관절의 역학작용을 분석하여 동작중인 인체 내부의 응력을 평가하는 기술을 개발한다. 또한 Scaling을 이용하여 표준 유한요소 모델을 개인 맞춤형 유한요소 모델로 변환하는 기법을 개발하고 동작에 의해 발생하는 인체 내부의 응력을 정량적으로 평가함으로써 개인 맞춤형 인체 시뮬레이션 시스템을 구축한다. 이를 의료기기 및 스포츠용품 평가에 적용하여 스포츠 및 관련 제품에 대한 생체역학적 평가를 수행함으로 인체친화적 제품설계 기술을 확보한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
■ 동작중인 인체의 내부응력 평가기술 개발
- 모션캡쳐와의 연계를 통한 인체 동작 해석 기법 개발: 유한요소 인체모델과 동작 분석 시뮬레이션의 연계 해석을 통해 두 해석법의 단점을 상쇄하여, 동작 중에 인체 내부에 발생하는 응력평가 기법 개발
- 인체 동작 중 발생하는 주요 관절의 역학작용 분석: 동작 중에 인체 주요 관절을 구성하는 뼈, 연골, 인대, 근육에 발생하는 변형률과 응력을 평가함으로써 주요 관절에서의 부상 위험성, 관절질환 발생원인 등을 분석
■ 전신 인체 시뮬레이션 시스템 구축
- 전신 인체모델 개발: 개발된 동작중 인체 내부응력 평가기술을 적용할 수 있는 상세 하체모델을 개발하고, 이를 상체로 확장하여 전신 인체모델을 개발
- 작중인 전신 인체의 정량적 분석기법 확립: 상하체 통합 인체모델을 이용한 전신 영향 평가기법 개발 및 일상 동작(걷기, 점프, 계단 오르내리기 등)이 관절에 미치는 영향과 부상 위험성 평가기준 확립
■ 인체 시뮬레이션을 이용한 인체-제품 영향을 고려한 설계기술 개발
- 양한 동작에 대한 생체역학적 영향 평가: 앞선 동작해석기법을 이용하여 동작에 대해 평가하고, 신체 일부에 국한된 제한적인 해석이 아닌 인체 전신에 대한 종합적 영향 평가 및 개선 방법 제안
- 인체와 제품간의 생체역학적 영향 평가 및 설계방안 제시: 제품에 따른 운동 패턴 분석 및 부상 예측, 예방을 위한시뮬레이션, 제품 평가와 설계방안 제시를 위한 시뮬레이션 연구를 수행

□ 연구개발결과의 중요성
- 동작분석-유한요소해석 간 연계 프로그램 개발을 통해 걷기와 점프 같은 특정 동작 시 인체 주요 관절에서의 내부응력 평가가 가능해짐
- 상체와 하체를 통합한 전신 인체모델을 활용하여 운동 시 인체 전반에서의 근골격계 내부응력 생체역학적으로 평가가 가능해짐
- 전신 인체모델을 활용한 제품평가기술을 확보함

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 가. 연구목표: 동작 해석기법 개발 ... 7
• 나. 연구목표: 하체모델 개발 및 해석기법 적용 ... 8
• 다. 연구목표: 상체모델 개발 및 해석기법 적용 ... 9
• 라. 연구목표: 인체 내 관절에서의 정량적 평가기술 개발 ... 10
• 마. 연구목표: 상하체 통합모델 개발 ... 10
• 바. 연구목표: 제품 평가 기술 개발 ... 11
• 사. 연구목표: 동작 시뮬레이션 및 분석을 위한 모델 축소기법 연구 ... 11
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 15
• 대표적 연구실적 ... 21
• 끝페이지 ... 37