반복적인 러닝 과정에서 발생하는 하중 편향과 착지 불안정을 사용자가 인지하기 전에 자동으로 안정화할 수는 없을까?
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러닝 시 착지 충격이 반복적으로 누적되면 하중 중심이 한쪽으로 편향되거나 보행 안정성이 저하될 수 있으며, 이는 러닝 효율 감소와 피로 누적으로 이어질 수 있음.
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일반적인 러닝화는 쿠셔닝과 지지 기능을 제공하지만, 사용자의 실시간 상태 변화에 따라 능동적으로 개입하거나 안정성을 유지하는 기능에는 한계가 있음.
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러닝 인구 증가와 함께 개인의 운동 데이터 기반 관리 수요가 증가하고 있으며, 보다 직관적인 상태 확인 및 안정화 보조 장치에 대한 필요성이 확대되고 있음.
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사용자의 자연스러운 러닝 경험을 방해하지 않으면서 반복 착지 환경에서 발생하는 불안정 요소를 완화할 수 있는 착용형 안정화 디바이스 개발이 필요함.
기존 방식의 문제점
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기존 러닝화는 충격 흡수 기능은 제공하지만 사용자의 하중 편향 상태를 실시간으로 감지하거나 대응하지 못함.
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사용자는 보행 또는 러닝 중 발생하는 미세한 중심 이동과 불안정 상태를 즉각적으로 인지하기 어려움.
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전문적인 러닝 분석 장비는 별도의 센서 시스템이나 측정 환경이 필요하여 일상적인 활용이 제한적임.
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현재의 운동 보조 장치는 데이터 측정 중심인 경우가 많아 사용자의 실제 움직임 안정화에 직접 개입하는 기능이 부족함.
핵심 아이디어
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러닝 중 발생하는 하중 편향과 중심 이동을 실시간으로 감지하여 사용자가 인지하기 전에 안정성을 유지할 수 있는 착용형 러닝 보조 디바이스를 개발한다.
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신발 외부에 장착되는 탈부착형 구조를 적용하여 다양한 러닝화에 활용 가능하도록 설계하고 사용 편의성을 높인다.
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반복 착지 과정에서 발생하는 충격 데이터를 분석하여 사용자의 러닝 상태를 직관적으로 확인할 수 있도록 한다.
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경량 프레임 구조와 유연한 실리콘 소재를 적용하여 러닝 동작을 방해하지 않으면서 안정적인 착용감을 제공한다.
활용된 핵심 기술 또는 이론
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인체공학(Human Factors Engineering) 및 보행 생체역학(Biomechanics) 이론을 기반으로 발목과 뒤꿈치 주변의 안정화 구조를 설계한다.
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CAD 설계 및 3D 모델링(Rhino)을 활용하여 실제 제작 가능한 구조를 설계하고 검증하였다.
기존 방식과의 차별성
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기존 러닝화나 깔창 기반 솔루션은 충격 흡수에 집중하지만, IMPACT WAVE는 러닝 중 발생하는 좌우 하중 편향을 실시간 감지하여 안정성 유지에 초점을 둠.
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신발 내부 구조를 변경하지 않고 외부 부착형 구조를 적용하여 다양한 운동화에 탈부착이 가능하며 사용성이 높음.
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IMU 센서를 활용하여 보행 및 러닝 데이터를 실시간 분석하고 사용자의 하중 불균형 상태를 즉각적으로 파악할 수 있음.
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불안정 상태 발생 시 진동 피드백을 제공하여 사용자가 스스로 자세를 교정하도록 유도하는 능동형 피드백 시스템을 적용함.
문제 해결 과정
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러닝 시 반복적인 착지 충격과 하중 편향으로 인해 안정성이 저하되는 문제를 조사하고 사용자 니즈를 분석함.
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IMU 센서를 활용하여 보행 데이터, 가속도, 각속도를 수집하고 하중 편향을 분석할 수 있는 구조를 설계함.
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다양한 외부 장착 구조를 검토한 후 뒤꿈치 영역에 안정적으로 고정되는 외골격 프레임 구조를 개발함.
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하중 편향 발생 시 진동 피드백을 제공하여 사용자가 자세를 인지하고 안정적인 러닝 자세를 유지할 수 있도록 시스템을 구현함.
최종 사용자
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주 3회 이상 러닝을 수행하며 반복 착지 충격에 노출되는 20~30대 일반 러너
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장시간 보행 및 이동으로 인해 발목 안정성과 하중 분산이 필요한 사용자
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러닝 중 자세 불균형과 착지 편향을 인지하고 개선하고자 하는 스포츠 활동 사용자
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별도의 복잡한 장비 없이 착용형 디바이스를 통해 안정적인 러닝 환경을 원하는 사용자
기대효과
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좌우 하중 편향을 조기에 인지하여 안정적인 보행 및 러닝 자세 유지에 도움
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반복 착지 시 발생하는 발목 및 하체 부담을 완화하여 운동 지속성 향상
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실시간 피드백을 통해 사용자가 자신의 러닝 습관과 자세를 스스로 관리 가능
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탈부착형 구조를 통해 다양한 운동화에 적용 가능하며 착용 편의성과 활용성 향상
참여 정보
팀명
요종도
수강 교과목
디자인융합캡스톤디자인I
지도 교수
조성환
참여 개발자
김도윤(디자인창의학과)
