노인의 발 유형 및 보행특성에 따른 신발디자인의 인간공학적 연구 = (A) Study on Foot Type and Gait Characteristics in Ergonomic Footwear Design for the Elderly

국문 초록 (Abstract)

노인의 보행이나 발 특성이 청·장년과는 다르기 때문에 노인 신발은 다르게 제작되어야 함에도 불구하고 그 문제에 대한 연구는 제대로 이루어지지 않고 있는 실정이다 신발을 단지 신는다는 개념보다는 입는다는 개념으로 보아야 한다면 발에 맞지 않는 신발은 신체적·생리적 특성에 맞지 않기 때문에 발의 불편을 초래할 뿐 아니라 쉽게 발에 피로가 오게 되며, 이러한 피로는 곧 전신피로감으로 이어진다.
따라서 본 연구에서는 발의 안정성과 안락감을 도모할 수 있는 노인 신발 설계를 위한 인간공학적 화형제작의 일환으로 노인의 발을 구체적으로 측정하고, 발너비 대 길이지수(foot index)와 발끝각도(foot angle)에 의하여 노인의 발 유형분류와 형태분석을 실시하였다. 또한 인체측정치에 의한 노인의 호칭치수체계를 수립하고, 그에 따른 생산비율을 결정하였다.
그리고 노인의 보행시 발에 걸리는 압력 분포와 발목의 회내(pronation), 회외(supination) 동작의 각도를 측정하여 성인에 대한 노인의 보행특성을 규명하였다. 이러한 분석 결과를 토대로 노인의 신발 제작을 위한 표준 화형을 남·녀별로 설계하였고, 노인 신발 제작시 고려하여야 할 설계 지침을 제시하였다.
인체측정 결과에 따라 노인의 발 유형을 분석한 결과 노인의 발은 청·장년층에 비하여 세장화되하는 경향을 보이고 있으며, 여성의 경우 남성보다 변형이 보다 많이 발생하는 것으로 나타났다.
청·장년층과 비교하여 노인의 보행 특성을 요약하면 다음과 같다.
(1) 노인은 보행시 지면접촉시간이 길다.
(2) 보행시 발 전체 면적에 걸리는 최대 힘은 청·장년층에 비해 남자노인의 경우 1.12배, 여자노인은 1.20배정도 많이 걸린다.
(3) 여자노인은 후족과 중족에서 동일한 압력특성을 보인다.
(4) 노인의 지면 접촉시간은 중족골 아치부분에서 접촉시간이 길다.
이러한 인체측정 및 보행특성 분석의 결과를 토대로 노인 신발의 디자인시 고려해야 할 설계지침을 제시하면 다음과 같다.
(1) 지면 접촉시 발뒤꿈치 부위에 충격흡수 및 회내동작을 줄이기 위한 창(sole)의 설계가 이루어져야 한다.
(2) 중족부위 외측에 충격흡수가 가능한 구조 및 연질성 소재를 사용해야 한다.
(3) 전족부위에는 다음 보행을 위한 탄력적인 구조 및 소재를 사용해야 한다.
(4) 겉창(outsole)의 외측부분에 내마모도가 높은 소재를 사용해야 한다.
(5) 보행의 안정성을 위하여 겉창은 일반 청·장년의 신발보다 넓게 설계하고, 높이는 약간 낮추어야 하며, 미끄럼 방지를 위한 겉창의 패턴을 고려해야 한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

When it comes to the meaning of "to wear shoes", like wearing clothes fit our body on, shoes are no longer massive-produced goods regardless of age. Despite of the differences in gait characteristics and foot types between the elderly ,and the youth, there are very few studies on shoes design for the elderly. Wearing an ill-fitted shoes definitely discomfort on foot physically and physiologically, and eventually cause a fatigue on whole body.
This study offers the design of shoes for the elderly with ergonomic last, which could be giving comfort and stability. The anthropometric data on foot for the elderly were measured, and foot type classification and analysis were done by foot index and foot angle. Also, the production ratio was determined based on the systematic foot index for the elderly which was established by anthropometric data on foot. The foot pressure and angles of pronation and supination of ankle were measured to identify the gait characteristics of the elderly compare to those of youth. Based on the data, the standard last was designed for elderly male and female. Also, some guidelines which should be considered in designing shoes for the elderly were presented.
The results showed that the elderly have a tendency of slenderizing on foot compare to the youth, and elderly females have more deformed foot type than elderly males.
The gait characteristics of the elderly are as follows ;
1) The ground contact time on foot was longer than that of the youth.
2) Elderly males and females have 1.12 times and 1.20 times greater maximum force over the whole areas on the foot during walking than that of younger males and females, respectively.
3) Elderly females showed identical characteristics of the pressure distribution on middle and rear foot.
4) The elderly have long ground contact time at the middle foot.
The guidelines which should be considered in designing shoes for the elderly are as follows ;
1) The sole should be designed to control the impact and to reduce the angle of pronation of rear foot during contacting ground.
2) The soft materials should be used to control the impact on the outside of the middle foot.
3) The elastic materials and structure should be used on the fore foot for the next gait circle.
4) The materials with traction should .be used on the outside of the outsoles.
5) The outsole should be designed more widely and a little bit lower than that of the youth for the stability. Also the pattern should be considered to prevent from slipping.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅲ
• Ⅰ. 서론 = 1
• 1. 연구배경 및 연구목적 = 1
• 2. 연구방법 및 범위 = 3
• Ⅱ. 노인 발의 인체계측학적 특성 분석 = 5
• 1. 발의 구조와 유형분류 = 5
• 가. 발의 구조와 기능 = 5
• 나. 발의 유형분류 = 9
• 2. 노인의 발 계측 = 13
• 가. 계측방법 = 13
• 나. 측정항목별 기본 통계량 = 19
• 다. 측정항목별 유의성 검정 = 19
• 라. 항목별 상관분석 = 22
• 3. 노인의 발 형태분류 = 27
• 가. 발너비 대 길이지수에 의한 분류 = 28
• 나. 발끝각에 의한 분류 = 33
• 다. 종합적 발 형태 분류 = 37
• Ⅲ. 노인의 보행특성 분석 = 39
• 1. 보행분석 = 39
• 2. 노인의 보행특성 분석 실험 = 45
• 가. 보행분석 실험의 방법 = 45
• 나. 실험방법 = 45
• 다. 인체 계측 = 48
• 3. 노인의 보행시 압력분포 특성 = 55
• 가. 보행시 압력분포 분석 = 55
• 나. 보행시 영역별 압력분포특성 분석 = 64
• 4. 발목 관절의 각도 측정 분석 = 75
• Ⅳ. 노인용 신발의 인간공학적 설계 원칙 = 81
• 1. 호수체계의 설정 = 81
• 가. 신발의 호칭 치수 체계 = 81
• 나. 노인 신발 설계를 위한 기본 부위의 도출 = 84
• 다. 노인 신발 설계를 위한 기본 치수간격의 도출 = 86
• 라. 노인 신발 제작을 위한 호칭 체계 = 86
• 마. 호칭 체계에 따른 생산비율의 결정 = 89
• 2. 노인신발을 위한 화형설계 = 91
• 가. 화형설계 = 91
• 나. 노인용 신발의 화형설계 = 93
• 3. 노인신발을 위한 설계지침 = 99
• 가. 화형설계의 지침 = 99
• 나. 신발창 설계지침 = 100
• Ⅴ. 결론 = 103
• 부록 : 발의 측정항목 및 측정방법 = 106
• 참고문헌 = 116
• ABSTRACT = 122