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승강식 피난기 사용 시 안전손잡이 높이별 생체역학적 분석
강영석(Y. S. Kang),박진섭(J. S. Park),김예진(Y. J. Kim),이진(J. Lee),한정권(J. G. Han),홍철운(C. U. Hong),유미(M. Yu),권대규(T. K. Kwon) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
본 연구는 승강식 피난기의 안전손잡이 높이에 따른 인체역학적 차이를 조사하기 위하여 생체신호 분석을 통해 인체 영향 평가를 실시하였다. 사용자의 몸무게에 의하여 자동으로 하강하고 내려서면 스스로 상승하여 연속적으로 사용할 수 있는 ‘승강식피난기(살리고, ㈜디딤돌, 한국)’의 사용 과정에서, 오른발 잡이인 20 대 성인과 65 이상 고령자의 근전도(EMG) 및 3 축 가속도를 측정하였다. 기구는 승강판으로부터 최소 0.8 m 이상에 위치한 안전손잡이의 높이를 0.83, 0.93, 1.03 m 세 가지 조건으로 변경 가능하도록 설계되었다. 피험자는 세가지 높이에 따라 기구를 5번씩 사용하도록 하였으며, 측정된 생체 신호는 승강식 피난기의 페달 버튼을 밟는 순간의 이전 0.2 (s)초간 변화되는 신호를 분석하였다. 근전도의 경우 안전손잡이를 잡고 페달을 밟는 동작에서 활성화되는 오른쪽 전완근, 척추기립근, 대둔근, 대퇴이두근, 내측비복근, 외측 비복근, 전경골근, 외측광근 총 8 채널로 측정하였다. 3 축 가속도 센서는 머리의 후두부, 몸의 한가운데인 가슴 뒤편에 부착하였고, 신호는 근전도와 동기화 되어 같은 시점의 변화량을 분석하였다. 실험 결과 손잡이 높이가 낮아짐에 따라 전완근, 내측 비복근, 외측 비복근, 전경골근의 근활성도가 감소되어 나타났고, 척추 기립근은 증가되어 나타났다. 가속도 센서의 경우 머리의 시상면 위 에서의 변화량이 0.93 m 에서 가장 크게 나타났고, 관상면 위 에서의 변화량은 크게 나타나지 않았다. 연령별 차이로는 전제적으로 고령자의 가속도 변화량이 20 대 성인보다 크게 나타났다. 이는 안전손잡이의 높이와 인체의 무게중심과의 차이로 인한 역학적으로 변화가 나타난 것으로 보인다. 또한 고령자의 노화로 인한 자세균형능력의 차이로 가속도 변화량이 더 크게 나타난 것으로 분석된다.
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반복 대피 훈련 시 생체 신호 분석을 통한 승강식 피난기의 안전성 평가
강영석(Y. S. Kang),홍철운(C. U. Hong),한정권(J. K. Han),유미(M Yu),권대규(T. K. Kwon) 한국재활복지공학회 2021 재활복지공학회논문지 Vol.15 No.3
본 연구는 재실자의 능동 탈출이 가능하도록 개발 중인 승강식 피난기 시작품의 반복 사용 시 생체신호인 근전도, 족저 압력, 심박수로 정량적인 분석을 통해 인체에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 위하여 승강식 피난기 사용 경험이 없는 20대 건강한 성인 10명의 생체신호를 측정하였다. 심박수는 심리적 요인의 전후 비교를 위하여 분석되었으며, 하지 주요 근육의 근전도(EMG) 및 좌우 족압은 반복 사용이 미치는 육체적 요인에 대한 평가를 위해 분석되었다. 실험 결과, 근전도는 전체적으로 반복 사용에 따라 유의한 감소가 나타났고, 특히 오른쪽 전경골근에서는 가장 크게 근 활성이 일어났다. 또한 족저 압력의 경우도 반복에 따라 유의한 차이를 보이며 감소하였고, 좌우 균형은 점차 왼쪽으로 기울어져 나타났다. 심박수의 경우 승강식 피난기 사용 전에 비해 첫 탑승에서 크게 증가 되었으나, 이후 점차 감소되어 나타났다. 사용이 반복될 수록 적응하여 긴장도가 낮아졌고, 심박수와 근 활성도, 족저 압력 또한 전체적으로 감소한 것으로 해석된다. 승강식 피난기를 이용한 반복 대피 훈련이 불안감과 같은 심리적인 부하 요소를 제거하여, 사용자가 안전하게 피난 행동을 취할 수 있도록 돕는 것으로 볼 수 있다. This study evaluated the effects on the human body through quantitative analysis of biosignals such as electromyography(EMG), plantar pressure, and heart rate when repeatedly using a prototype elevating evacuation device that is being developed to enable active evacuation of occupants. The biometric signals of 10 healthy adults in their 20s who had no experience in using Elevator Typed Evacuation were measured. The heart rate was measured to compare psychological anxiety before and after, and EMG and left and right foot pressure of the lower extremities were measured to evaluate the effect of repeated use. Experiments showed significant decrease in myocardiography overall with repeated use, especially in the right anterior tibial muscle. In addition, the foot pressure was reduced with significant differences with repetition, and the left and right balance gradually tilted to the left. The heart rate increased significantly on the first using, but then gradually decreased.As the use was repeated, the tension decreased due to adaptation, and the heart rate, muscle activity, and foot pressure were also interpreted as decreasing overall. Repeated evacuation drills eliminate psychological load factors such as anxiety, helping users take safe evacuation actions.
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고령자를 대상으로 사용성 평가를 통한 승강식 피난기의 개선방안
강영석(Y. S. Kang),홍철운(C. U. Hong),한정권(J. K. Han),유미(M Yu),권대규(T. K. Kwon) 한국재활복지공학회 2021 재활복지공학회논문지 Vol.15 No.2
최근 급증하고 있는 고층 건축물은 고령자 및 장애인에게 재난 안전의 사각지대이다. 기존 대피시설의 경우 여전히 비장애인 사용 기준에 맞추어져 있어 피난 약자인 고령자나 장애인의 사용은 거의 불가능하다. 본 연구에서는 피난 약자가 효율적으로 대피할 수 있도록 개발된 승강식 피난기에 대해 고령자를 대상으로 사용성 평가를 진행하였고, 이를 통해 승강식 피난기의 개선 방안을 도출하고자 하였다. 피험자는 본 기구에 대한 사용 경험이 없고, 심혈관계, 근골격계 질환이 없는 65세 이상 고령자 12명으로 구성하였다. 만족도 평가를 위해 Quest 2.0을 응용하여 설문지를 개발하였고, 피험자에게 승강식 피난기를 실제로 사용하게 한 후 평가를 진행하였다. 그 결과 만족도 항목(10항목)의 전체 평균은 3.76으로, 7개의 항목에서 ‘보통’ 이상의 긍정적 피드백을 보였다. 피험자가 가장 중요하게 생각하는 만족도 항목은 “사용자의 안전성”, “규격”, “이동속도” 순으로 응답하였다. 평가 결과와 피험자들의 피드백을 반영한 개선 방안으로 기구의 추가적인 안전장치인 안전 하네스, 안전벨트 등을 추가하여 사용자에게 안전성을 부여하거나, 피난구의 확장을 통해 충분한 너비를 제공한다면 안전성에 대한 개선이 가능하다고 판단된다. 이러한 의견들을 반영하고 유니버설디자인과 감성공학적으로 접근하여 안전성을 높이는 방안을 제안하고자 한다. Recently, High-rised-buildings are increased that is blind spots in disaster situations. In the case of existing evacuation facilities, the use of the elderly or the disabled is almost impossible because the applicability of the non-disabled is tailored to the criteria for use. In this study, we conducted a usability evaluation for the elderly on the start of Elevator typed Evacuation Instrument developed to efficiently evacuate the vulnerable, and we wanted to propose an improvement plan through this. The subjects consisted of 12 elderly people aged 65 or older who had no experience in using the device and had no cardiovascular or musculoskeletal disorders. We developed a questionnaire applying Quest 2.0 for satisfaction evaluation, and conducted the evaluation after allowing subjects to use Elevator typed Evacuation Instrument. As a result, the overall mean of the satisfaction item (10 items) was 3.76, with more than "normal" positive feedback from seven items. The subjects" most important satisfaction items were answered in order of "user safety", "specification", and "speed of movement". As an improvement measure, the results of the evaluation and the feedback from the subjects were reflected. Additional safeguards of the instrument can be added to the safety harness, seat belts, etc. to give users safety, or to provide sufficient width through the extension of the shelter. Reflecting these opinions, we intend to propose improvement measures in a way that enhances safety by approaching universal design and emotional engineering.
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