복합 오염 환경에서 마스크 착용으로 인한 불편함과 호흡 부담을 줄일 수는 없을까?
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- 반도체 및 화학 공정 작업 중 산성 가스, VOCs, NOx, 미세입자 등 복합 오염물질에 반복적으로 노출될 가능성이 있음
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- 클린룸과 밀폐·반밀폐 작업환경에서는 환기 설비만으로 작업자 호흡 영역의 오염 상태를 즉각적으로 제어하기 어려움
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- 작업 시간이 길어질수록 기존 마스크와 보호구의 압박감이 누적되며, 작업자는 호흡 불편을 느껴도 공정을 쉽게 중단하기 어려움
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- 작업자는 클린룸 입실 전 보호구를 착용하지만, 마스크·보안경·보호복 사이에 틈이 생기거나 착용 압박으로 인해 안정적인 보호 상태 유지가 어려움
기존 방식의 문제점
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- 반도체·디스플레이 제조 공정에서는 유해화학물질 취급 환경에 따라 보호구를 착용하지만, 작업자 호흡 영역의 오염 상태를 실시간으로 확인하기 어려움
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- 기존 마스크와 보안경, 보호복은 각각 분리 착용되는 구조로 인해 틈 발생, 압박감, 김서림 등 착용 안정성 문제가 발생할 수 있음
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- 작업 중 보호구 착용의 불편함이 누적되면 작업자는 보호 상태를 능동적으로 조절하기보다 불편을 감수하는 수동적 대응에 머무르게 됨
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- 장시간 착용 시 호흡 저항과 피로감이 증가할 수 있으며, 필터 상태나 오염 수준에 따라 작업자의 호흡 상태가 일정하게 유지되기 어려움
핵심 아이디어
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- 마스크 내·외부 센서가 외부 공기, 필터 후단, 작업자 호흡 영역의 상태를 측정하여 복합 오염물질의 존재 여부와 정화 상태를 파악함
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- 림 형태의 흡입 구조가 마스크 외곽을 따라 다방향 외기 유입을 수용하고, 오염 공기와 호흡 영역 사이의 유입 경계를 형성함
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- 흡착 필터 구조를 통해 산성 가스, VOCs, NOx, 미세입자 등 복합 오염물질을 단계적으로 저감하고 정화된 공기를 호흡 영역으로 유도함
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- 정화된 공기가 유지되는 독립 호흡 공간을 형성하고, 배출 구조를 통해 내부 공기 순환과 호흡 상태 안정성을 확보함
활용된 핵심 기술 또는 이론
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- 공기역학 기반 유로 설계 기술
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- 화학공학 기반 흡착·여과 기술
기존 방식과의 차별성
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- 기존 마스크가 단순 차단과 여과 기능에 머무르는 것과 달리, 외부 공기·필터 후단·호흡 영역을 함께 감지하여 보호 상태를 확인할 수 있음
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- 마스크와 보안경이 분리된 기존 보호구 방식과 달리, 투명 풀페이스 쉘과 내부 호흡 공간을 결합해 눈·코·입 주변의 보호 영역을 일체화함
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- 일반 필터 마스크가 착용자의 호흡에만 의존하는 구조인 것과 달리, 림 기반 흡입 구조를 통해 외곽에서 공기를 유입하고 정화된 공기를 호흡 영역으로 유도함
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- 기존 보호구가 장시간 착용 시 압박감과 호흡 부담을 유발하는 것과 달리, 오픈 백 구조와 독립 호흡 공간을 통해 착용 안정성과 호흡 상태 유지에 초점을 둠
문제 해결 과정
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- 반도체·화학 공정 작업환경에서 발생할 수 있는 산성 가스, VOCs, NOx, 미세입자 등 복합 오염물질과 기존 보호구 착용 문제를 조사함
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- 기존 마스크, 보안경, 보호복이 분리 착용되는 구조에서 발생하는 틈, 압박감, 김서림, 호흡 부담 등의 문제점을 분석함
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- 작업자의 호흡 영역을 안정적으로 유지하기 위해 센서 감지, 림 기반 흡입, 흡착 필터 정화, 배출 순환 구조를 핵심 해결 방향으로 설정함
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- 설정한 구조를 바탕으로 풀페이스 투명 쉘, 독립 호흡 공간, 후면 스트랩, 측면 흡입·배출 구조를 적용한 제품 콘셉트로 구체화함
최종 사용자
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- 반도체·디스플레이 제조 공정에서 유해화학물질과 미세입자에 노출될 가능성이 있는 클린룸 작업자
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- 산성 가스, VOCs, NOx 등 복합 오염물질을 취급하는 화학 공정 작업자
기대효과
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- 복합 오염물질로부터 작업자의 눈·코·입 주변 호흡 영역을 통합 보호하여 작업 중 노출 위험을 줄일 수 있음
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- 정화된 공기를 안정적으로 공급하고 내부 공기 순환을 형성하여 장시간 착용 시 호흡 부담과 피로감을 완화할 수 있음
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- 센서 기반 상태 확인과 필터 정화 구조를 통해 작업자가 보호 상태를 더 명확하게 인지하고 안전하게 작업을 지속할 수 있음
참여 정보
팀명
허승혁컬러
수강 교과목
디자인융합캡스톤디자인
지도 교수
조성환
참여 개발자
이승혁(디자인창의학과), 허재웅(디자인창의학과)
