스마트융합 헬스케어 개인별 맞춤형 건강관리 케어시스템 개발에 관한 연구

Abstract

본 연구의 목적은 근골격계 질환 예방용 작업화 및 모바일 근골격계 질환 예방용 활동 모니터링 관리프로그램 개발내용을 중심으로 개인별 맞춤형 건강관리기능의 스마트융합 헬스케어 산업의 시장영역확대를 위한 기초연구이다. 세부내용으로는 기술개발 목표를 위해 근골격계 질환 예방용 신발 기초설계를 마련하고, 시제품 제작, 신발 시제품 기능 검증, 작업자 건강 및 안전관리를 위한 스마트 신발 솔루션 구현, 근골격계 질환 예방에 따른 족저압력 측정 평가, 스마트 신발 생체역학적 설계 및 성능평가, IMU 센서 적용 및 근골격계 질환 측정 평가, 생체역학적 성능평가를 통한 스마트 신발 개발 제품의 성능검증, 압력센서를 이용한 족저압력 패턴 측정 및 활동 모니터링 모듈 설계, 안전화용 아웃솔 소재 컴파운드 및 미드솔 디자인 설계 기술개발이 있다. 본 실험을 위해 선택되어진 3가지 종류의 중량물의 무게는 첫 번째 약 0kg(0.12kg), 두 번째 약 15kg(16.39kg), 세 번째 약 30kg(30.17kg)으로 선택하였다. 1, 2차 중량물(몰드) 들기작업 생체역학적 성능평가 시 사용했던 동일한 중량물(몰드)로 최종 개발 시제품 생체역학적 성능평가를 실시하였다. 근골격계 부상예방 및 활동 모니터링 케어시스템 탑재 스마트 신발 개발 최종 시제품의 족저압력 및 최대힘(허용하중), 근피로도의 성능평가를 위하여 작업자 몰드 작업 시 취하는 4가지 동작(준비동작, 들기, 이동, 내리기)을 선택하였으며, 실험결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

첫 번째, 최종개발 시제품 안전화 족저압력 분석 결과 최종개발 시제품 Type A가 대조군 안전화(K사) Type B에 비해 발의 접촉면적을 증가시키고 발에 발생되는 압력을 경감시켜 몰드작업 시 발생하는 발의 부하를 경감시킬 것으로 판단된다. 두 번째, 최종 개발 시제품 안전화 최대힘(허용하중) 분석 결과 최종 개발 시제품 안전화 Type A의 작업환경 이동(러닝) 시 발 전체에서 1,388.16N (141.65kg)으로 최대로 나타났으며 작업환경 이동(러닝) 시에는 허용하중의 정량적 목표치인 120kg보다 발전체(Foot)에서 1,388.16N으로 단위환산 시 141.65kg으로 허용하중(kg)을 만족하였다. 세 번째, 최종 개발 시제품 안전화 근피로도를 분석한 결과 최종 개발 시제품 안전화 Type A는 전경골근, 비복근, 외측광근, 햄스트링 4가지 근육 모두에서 30분, 60분 보행 후 Normalized MPF값이 1이상이므로 대조군 안전화(K사) Type B 보다 전경골근(약 8.9%), 비복근(약 11.5%), 외측광근(약 53.4%), 햄스트링(약 4.0%) 근육에서 높은 값이 나타나 장시간 보행 시 근피로도 감소효과가 나타났다. 네 번째, 최종 개발 시제품 안전화 주관적 착화감(VAS) 분석 결과 최종 개발 시제품 안전화 Type A가 대조군 안전화(K사) Type B 보다 9개의 설문 항목 중 8개의 항목에서 착화감이 높게 나타나 대조군 안전화(K사) Type B 보다 주관적 착화감이 유사하거나 우수하게 평가되었다.

본 연구를 바탕으로 근골격계 질환 작업환경 및 작업 자세를 분석하여 개인의 근골격계 질환 예방관리를 지원하는 센서 내장형 스마트 신발 개발을 위한 핵심 기술을 개발하고 관련 기술을 통해 작업환경별 근골격계 질환 예방제품 개발을 통한 사업화를 추진함으로써 IT 및 신발분야의 미래융합산업 및 근골격계 질환 예방 사업장 건강관리를 통한 국내 인적자원의 보유에도 크게 기여할 것으로 기대된다.

근골격계 질환 예방용 작업화 및 모바일 근골격계 질환 예방용 활동 모니터링 관리프로그램 개발은 보행 및 작업중 신호를 모니터링 후 보행과 관련된 헬스케어 또는 작업 자세 교정 등의 산업재해 예방의 문제 뿐만 아니라, 외출시 꼭 착용해야하는 아이템인 신발을 활용함으로써 아동 및 치매노인들의 미아방지 등의 산업에 적용 가능하여 연계기술 확대, 다양한 시장창출 및 이로 인한 일자리 창출 효과가 기대된다.

【주요어】 스마트융합 헬스케어, 웨어러블 디바이스, 스마트 신발, 안전화, 직업성 근골격계 질환, 모니터링 시스템