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이경득(Kyung Deuk Lee),김대웅(Dae Woong Kim),유중현(Jung Hyeon Yoo),정재민(Jae Min Jung),박경환(Kyung Hwan Park),전성표(Sung Pyo Jun) 대한인간공학회 2021 대한인간공학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.11
Objective: 본 연구에서는 신발의 미드솔에 다양한 경도의 저비중 소재를 적용한 신발에 대한 족저압력을 분석함으로써 향후 저비중 소재의 신발 적용에 대한 기초자료를 제공하고자 하였다. Background: 신발의 미드솔은 아웃솔과 인솔 사이에 위치하며 지면에서 발생하는 충격을 흡수 및 분산하는 역할을 한다. 미드솔의 주요 기능은 미드솔의 소재 및 경도에 의해 결정된다. 특히 미드솔에 적용하는 새로운 소재는 종류와 경 등 설계 요소의 특성에 따라 미드솔의 쿠셔닝에 영향을 미칠 수 있다. Method: 실험에 사용된 신발은 미드솔에 저비중 소재를 적용하여 경도를 45로 설계한 Type A, Type A와 동일한 소재에 경도를 55로 설계한 Type B, Type A와 동일한 소재에 경도를 55로 설계한 Type C 총 3종을 대상으로 실시하였다. 족저압력 측정은 신체 건강한 10명을 대상으로 4.2 ㎞/h 속도로 보행 시의 족저압력을 측정하였다. Results: 접촉면적 분석 결과 발전체 기준 Type A는 139.19 ㎠, Type B는 138.13 ㎠, Type C는 133.15 ㎠로 나타났으며, 최대평균압력 분석 결과 발전체 기준 Type A는 95.97 ㎪, Type B는 96.58 ㎪, Type C는 103.43 ㎪로 나타났다. Conclusion: 접촉면적 및 최대평균압력 분석 결과 Type A(경도 45)는 Type B(경도 55)와 접촉면적에서 0.77 %, 최대평균압력에서 0.63 % 차이가 나타났으나 그 차이가 1 % 미만으로 유사한 경향이 나타나지만, Type C(경도 65)와 접촉면적에서 4.53 %, 최대평균압력에서 7.21 % 차이가 나타남으로써 서로 다른 경향이 나타나는 것으로 알 수 있었다. 이는 저비중 소재의 미드솔 경도 차이가 20 이상 적용 시 기능적인 변화를 나타날 수 있을 것으로 여겨지며, 향후 저비중 소재의 다양한 카테고리 적용 시 활용 가능할 것으로 판단된다.
신발의 3D 프린팅 구조물의 물성에 따른 족저압력 평가
이경득(Kyung Deuk Lee),김대웅(Dae Woong Kim),유중현(Jung Hyeon Yoo),정재민(Jae Min Jung),박경환(Kyung Hwan Park),전성표(Sung Pyo Jun) 대한인간공학회 2021 대한인간공학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.11
Objective: 본 연구에서는 다양한 착화감을 가지도록 3D 프린팅 구조물을 중창 후족부에 적용한 신발과 다양한 경도의 저비중 소재를 중창에 적용한 신발에 대한 족저압력 비교 분석을 통하여 향후 3D 프린팅 신발의 물성 파악에 대한 기초자료를 제공하고자 하였다. Background: 신발 분야에서 3D 프린트 기술의 적용은 신발의 중창(Midsole)에서 다양한 소재와 구조를 통해 시도되고 있다. 중창은 물성에 따라 충격흡수 및 반발력에 차이가 나타나며, 기존의 전통적인 신발은 중창의 물성 분석을 통하여 각 신발 별 카테고리에 적합한 경도를 채택하고 있다. 하지만 3D 프린트 기술을 적용 설계한 신발은 그렇지 못한 실정이다. Method: 실험에 사용된 신발은 쿠셔닝이 매우 우수(Very Soft)하도록 예측하고 3D 프린팅 격자 구조를 X축 20 ㎜, Y축 20 ㎜, Z축 10 ㎜로 설계한 Type A, 쿠셔닝이 우수(Soft)하도록 예측하고 3D 프린팅 격자 구조를 X축 20 ㎜, Y축 20 ㎜, Z축 15 ㎜로 설계한 Type B, 쿠셔닝이 단단(Hard)하도록 예측하고 3D 프린팅 격자 구조를 X축 20 ㎜, Y축 20 ㎜, Z축 20 ㎜로 설계한 Type C, 쿠셔닝이 매우 단단(Very Hard)하도록 예측하고 3D 프린팅 격자 구조를 X축 15 ㎜, Y축 15 ㎜, Z축 15 ㎜로 설계한 Type D, 저비중 소재를 적용하여 경도 50으로 설계한 Type E, 저비중 소재를 적용하여 경도 60으로 설계한 Type F 총 6종을 대상으로 실시하였다. 족저압력 측정은 신체 건강한 10명을 대상으로 4.2 ㎞/h 속도로 보행 시의 후족부 최대압력을 측정하였다. Results: 족저압력 분석 결과 Type A는 Type E 보다 -1.66 %, Type F 보다 -2.03 % 낮은 것으로 나타났으며, Type B는 Type E 보다 6.55 %, Type F 보다 6.15 % 높은 것으로 나타났다. Type C는 Type E 보다 9.25 %, Type F 보다 8.84 % 높은 것으로 나타났으며, Type D는 Type E 보다 11.42 %, Type F 보다 11.00 % 높은 것으로 나타났다. Conclusion: 쿠셔닝이 매우 우수(Very Soft)하도록 예측하고 설계한 Type A와 경도 50으로 설계한 Type E와 그 차이가 -1.66 %로서 유사한 경향의 최대압력을 보였다. 이러한 결과는 격자 구조를 X축 20 ㎜, Y축 20 ㎜, Z축 10 ㎜로 설계 시 저비중 소재를 적용한 일반 중창의 경도 50과 유사한 경도를 보이는 것으로 여겨진다. 결과적으로 3D 프린트를 이용한 중창 설계 시 예측한 경도 보다 다소 경도가 높은 결과가 나오는 것으로 판단되며, 추후 연구에서는 더욱 다양한 경도의 신발과 비교를 통한 세밀한 기초 자료 수집이 필요할 것으로 생각된다.
이경득(Kyung Deuk Lee),김대웅(Dae Woong Kim),유중현(Jung Hyeon Yoo),정재민(Jae Min Jung),박경환(Kyung Hwan Park),박정식(Jung Sik Park) 대한인간공학회 2021 대한인간공학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.11
Objective: 본 연구에서는 다양한 높이의 아치지지 기능성을 가지는 인솔이 COP 변화에 미치는 영향을 분석함으로써 평발에 최적화되며 범용으로 적용 가능한 아치지지 기능성 인솔 개발을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. Background: 평발은 내측 족궁이 비정상적으로 낮아지거나 무너진 상태로 발의 충격흡수능력이 저하됨에 따른 장시간의 기립 및 보행에 어려움이 있다. 평발의 불편사항을 개선하기 위한 중재방법으로 운동요법과 내측 족궁을 지지하는 기능성을 가진 인솔을 삽입하는 방법이 대표적이다. Method: 실험 참가자는 주상골 하강검사 후 1 ㎝ 이상 하강이 나타나는 평발 남성 10명을 대상으로 실험을 실시하였다. 실험에 사용된 신발은 N사 워킹화를 대상으로 실시하였으며, 실험 인솔은 N사 워킹화에 제공되는 평편한 일반 인솔 대조군 Type A, 18 ㎜ 높이의 아치 지지 구조물을 삽입형으로 제작한 Type B, 15 ㎜ 높이의 아치 지지 구조물을 삽입형으로 제작한 Type C 총 3종을 대상으로 실시하였다. COP 분석을 위하여 보행 분석기(Zebris Medical, Germany)를 사용하여 각 인솔별로 4.2 ㎞/h 속도로 30초 간 보행 시 변화되는 COP 변화를 비교분석 하였다. Results: COP의 내ㆍ외측 이동 폭 평균값 분석 결과 왼쪽 발은 Type B가 Type A 보다 62.16 %, Type C가 Type A 보다 10.57 % 외측으로 이동하는 것으로 나타났으며, 오른쪽 발에서는 Type B가 Type A 보다 42.28 %, Type C가 Type A 보다 40.44 % 외측으로 이동하는 것으로 나타났다. Conclusion: COP 분석 결과 아치지지 구조물의 높이가 높을수록 COP의 평균 이동 폭이 외측으로 이동하는 것으로 나타났다. 이는 평발을 가진 사람의 경우 발목관절의 과회내로 인하여 COP가 내측으로 이동하는 경향을 나타나지만, 아치 지지 구조물이 들어간 인솔이 이와 반대되는 경향을 발생 시키는 것을 알 수 있었으며 아치 지지 구조물의 높이가 높을수록 그러한 경향이 증가하는 것으로 나타났다. 추후 연구에서는 아치 지지 구조물 높이에 따른 보행 시 발목 안정성 변화 및 아치지지 구조물의 경도에 따른 생체역학적 변화 등 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.
박승범 ( Seung Bum Park ),이경득 ( Kyung Deuk Lee ),김대웅 ( Dae Woong Kim ),유중현 ( Jung Hyeon Yoo ),김경훈 ( Kyung Hun Kim ),안창신 ( Chang Shin An ),이태용 ( Tae Yong Lee ) 한국운동역학회 2010 한국운동역학회지 Vol.20 No.2
The purpose of this study was to analyze biomechanical factors of trail running shoes applied to korean shoe-lasts. 10 healthy male subjects with an average age of 37.2 years(SD=8.28), weight of 69.6 kg(SD=10.56) and a height of 171 cm(SD=4.93) were recruited for this study. Ten males walked on a treadmill wearing four different shoes. Foot pressure data was collected using a Pedar-X mobile system(Novel Gmbh., Germany) operating at the 1000 Hz. Surface EMG signals for tibialis anterior, gastrocnemius, vastus lateralis and biceps femoris were acquired at 1000 Hz using Noraxon TeleMyo DTS system(Noraxon Inc., USA). Foot pressure and leg muscle fatigue were measured and calculated during walking. The results are as follows: After walking 60 minutes, Type A showed a lower MPF. MPF values were significantly different from each muscle(p<.05). Therefore, Type A shoe might decrease muscle fatigue in the legs while walking. In addition, Type It showed that Type A shoe has the highest contact area and the lowest maximum pressure. As a result of the analysis, Trail running shoes will use a new design to reduce muscle fatigue and are expected to increase comfort and fitting.