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명은 미
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1 Virtual Fit Testing 기법기반의조종사산소마스크설계방법개발 Development of a Methodology to Design a Pilot Oxygen Mask based on Virtual Fit Testing Method a 이원섭, b 정정림, c 손동훈, c 박세권, c 정대한, d 김희은, e 유민지, e 박춘식 a 유희천 a 포항공과대학교산업경영공학과 b Loughborough University, Environmental Ergonomics Research Centre c 공군사관학교산업공학과 d 경북대학교의류학과 e 공군군수사령부 Abstract F-15 및 F-16 전투기조종사들이착용하는산소마스크는미공군의안면부측정자료를기반으로설계되어한국인조종사의얼굴에맞지않아개선이요구된다. 본연구는현행산소마스크의형상개선을위해한국인조종사의안면부측정자료 (22 개안면부측정항목, 3D 안면부 scan data), 마스크착용특성 ( 착용위치, 착용각도, 압박도, 밀착도, 여유공간 ), 그리고주관적착용감평가 ( 부위별압박도및밀착도 ) 를기반으로현행산소마스크의설계개선전략을수립한후, virtual fit 평가방법을사용하여산소마스크설계를개선하였다. Virtual fit 평가는 3D scan 된조종사얼굴에현행및개선산소마스크의 CAD 를가상으로착용시켜현재설계의문제점혹은설계개선효과를안면부부위별압박도, 밀착도, 여유공간측면에서정량적으로평가하는방법이다. Virtual fit 평가를통해설계개선된산소마스크는기존산소마스크에비해콧대부위의밀착도 (16 ~ 59% 밀착도향상 ) 와압박도 (11 ~ 30% 압박도감소 ) 측면에서설계개선효과를보이는것으로파악되었다. 본연구에서제안된 virtual fit 평가기법을사용한일련의산소마스크개발방법은다양한 3 차원 scan 기반의인체착용제품설계에응용될수있다. 1. 서론 조종사산소마스크는전투기조종사들이안전하고원활하게임무를수행할수있도록지원하는중요한장비이나미국공군안면부 data 를기반으로설계되어일부한국공군조종사에맞지않고코부위에과도한압박감이나산소누설을발생시키는것으로나타났다. 조종사산소마스크는조종사의코와입을동시에덮는반면형 (half-face) 마스크로서산소가희박한높은고도에서임무를수행하는조종사에게지속적이고안정적인산소공급을도와준다. 또한, 마스크의내부에는마이크가장착되어조종사가용이하게통신할수있도록한다. 하지만현행산소마스크는미공군의안면부측정자료를이용하여설계되었기때문에한국인조종사의얼굴에적합하지않아대한민국공군에서 2006년에실시한항공장구의사용성에대한설문조사는산소마스크가한국인조종사들의콧대 (nasal bridge) 부위에서과도한압박혹은산소누설을유발하는것으로보고하고있다. 기존산소마스크설계연구들은마스크사용자의안면부크기및형상을기반으로마스크형상을설계하고자하였으나설계대상인구다수에대한안면부형상특성및마스크착용특성이체계적으로고려되지않았다. Han & Choi (2003) 와 Han et al. (2004) 은한국인의얼굴형에적합한반면형산업용방진 mask를개발하기위해안면부크기가다양한 50명 (26 males, 24 females) 의안면부 10개부위 (face width, bigonial breadth, face length, lower face length, subnasal-nasal root length, nose width, lip length, bitragion-subnasal arc, bitragion-menton arc, nose protrusion) 를측정하고안면부를 3D scan하였다. 측정된안면부를토대로치수별 (L, M, S) 평균얼굴을파악하고, 3D scan된사람중평균얼굴과가장근접한사람 ( 대표안면부모델 ) 의안면부를석고로제작하여제작된석고를토대로마스크시제품을제작하였다. 하지만이연구에서는마스크설계개선및개선된마스크의평가과정에서 3D scan된안면부가체계적으로활용되지못하였고, 마스크착용특성 ( 예 : 사용자별마스크착용위치 ) 이고려되

lip length, lower face length, bi-inframalar breadth, lip width, nasal root breadth, nose width, nose length, nose protrusion) 를측정하고, 안면부를 3D scan 하였다.

하지만이연구는기존산소마스크의치수개선을위해 3D 안면부형상들에사이즈별산소마스크를대조하여통계적으로치수적합성을분석하는것이주된연구목적이었으며, 3D 안면부 scan data 를산소마스크의안면부밀착면형상을설계변경하거나착용성 (fitness) 을평가에직접적으로활용하지는않았다.

2 지못한한계가있다. 한편, Gross et al. (1997) 는전투기조종사산소마스크형상및치수개선을위해안면부크기가다양한미공군조종사 60 명 ( 남성 30 명, 여성 30 명 ) 의안면부 14 개부위 (head circumference, bitragion- subnasale arc, head length, head breadth, face width, face length, sellion-bottom lip length, lower face length, bi-inframalar breadth, lip width, nasal root breadth, nose width, nose length, nose protrusion) 를측정하고, 안면부를 3D scan 하였다. 이연구는 3D scan 된안면부들을활용하여마스크의특정위치가안면부에밀착되는정도를통계적으로분석하여산소마스크의형상을설계개선하고자하였다. 하지만이연구는기존산소마스크의치수개선을위해 3D 안면부형상들에사이즈별산소마스크를대조하여통계적으로치수적합성을분석하는것이주된연구목적이었으며, 3D 안면부 scan data 를산소마스크의안면부밀착면형상을설계변경하거나착용성 (fitness) 을평가에직접적으로활용하지는않았다. 한편, 기존에는안면부치수및형상특성이반영되도록마스크를설계하거나착용성을평가하는연구가미흡한실정이다. 본연구는한국공군조종사의안면부특성에적합한산소마스크의설계개선을위해한국공군조종사의안면부특성, 산소마스크설계특성, 산소마스크착용특성, 그리고주관적선호도분석을통해개선사항을파악하여설계를개선하고 virtual fit testing 방법을적용하여개선효과를비교분석하였다. 본연구에서수립된 virtual fit 평가기법기반의조종사산소마스크설계방법은한국인전투기조종사들이착용하는 MBU-20/P 산소마스크의 medium narrow 사이즈의설계개선에적용되었다. 2. Face-Mask Interface (FMI) 분석 특성및구성요소들간의연관성을분석을기반으로한국인조종사에적합한산소마스크설계를위한체계적인설계방법을제안하고자한다. 한국인조종사안면부치수특성분석본연구는기존안면부치수분석연구를참조하여산소마스크설계와관련된 22 개안면부측정항목을선정하고, 336 명의한국인공군조종사안면부를 Martin 식 anthropometer 와 3D scanner 를사용하여측정하였다. 15 편의국내외안면부치수관련문헌들 (Ahn & Shu, 2004; Clauser et al., 1988; Enciso et al., 2003; Hack & McConville, 1978; Han et al., 2004; Hughes & Lomaev, 1972; Kim, 2004, 2005; Kim et al., 2004; Korean Agency for Technology and Standards, 2004; Oestenstad et al., 1990; Oh & Park, 2010; Yokota, 2005; Zhuang et al., 2010a, 2010b) 의 review 를통해 109 개 ( 길이 53 개, 너비 18 개, 두께 24 개, 둘레 14 개 ) 의측정항목들이파악되었고, 인간공학및의류학전문가 6 명의논의를통해반면형마스크설계에관련된 22 개 ( 길이 11 개, 너비 7 개, 둘레 4 개 ) 항목들이최종선정되었다 ( 그림 2 참조 ). 선정된 22 개안면부측정항목은직접계측법과 3D 계측법을사용하여한국인공군조종사들 ( 남성조종사 278 명, 여성조종사 6 명, 공군사관학교여생도 52 명 ) 에대해측정되었다. 머리관련 4 개항목들 (head height, head breadth, head length, head circumference) 은직접측정되었으며, 나머지 18 개항목들은 Rexcan 560 3D scanner (Solutionix Co., South Korea) 와 ezscan software (Solutionix Co., South Korea) 를사용하여 3D 로계측되었다. 본연구는안면부치수들과함께 3D 안면부 scan data 를입수하였다. 2 FMI model Face-mask interface (FMI) model 은그림 1 과같이조종사안면부, 산소마스크, 그리고안면부와마스크간의 interface 를구성하는 4 개요소 ( 안면부치수특성, 산소마스크설계특성, 산소마스크착용특성, 사용자선호도 ) 로구성된다. 본연구는 FMI model 의각구성요소들의 그림 1. FMI model 의구성요소및연관관계 1. head height, 2. head breadth, 3. head length, 4. head circumference, 5. face length, 6. lower face length, 7. sellion-bottom lip length, 8. bottom lip-menton length, 9. nasal bridge-menton length, 10. nasal bridge-chin length, 11. chin-menton length, 12. nose length, 13. nose protrusion, 14. face width, 15. chin width, 16. nasal root breadth, 17. maximum nasal bridge breadth, 18. nose width, 19. lip width, 20. bitragion-menton arc, 21. bitragion-subnasal arc, 22. bizygomatic-menton arc 그림 2. 선정된 22 개안면부측정항목

산소마스크설계특성분석 MBU-20/P 산소마스크를구성하는부품인 hardshell 과 facepiece 의설계제원은 3D scanner 와 Immersion MicroScribe R 3D Digitizer (Revware Inc., USA) 를사용하여계측되었다.

, 1997) 와차이를보여설계합리성이낮은것으로해석된다 ( 그림 3 참조 ). 그림 4. 산소마스크착용특성분석예 a. Hardshell b. Facepiece 그림 3.

3D alignment 후, 산소마스크착용특성이착용각도, 코및턱부위착용위치, 여유공간, 안면부부위별압박도및밀착도측면에서파악되었다 ( 이원섭외, 2011). 산소마스크착용각도는마스크전면부와콧대의각도를의미한다.

산소마스크주관적착용선호도분석산소마스크착용에대한선호도는안면부부위별압박으로인한불편도, 밀착결여로인한산소누설, 그리고마이크 - 입술접촉여부측면에서산소마스크착용한국인공군조종사들에대해수집되었다. 불편도및산소누설은 5 점척도 ( 불편도예 : 1 점 = 불편없음, 5 점 = 극히불편 ) 로평가되었다.

3 산소마스크설계특성분석 MBU-20/P 산소마스크를구성하는부품인 hardshell 과 facepiece 의설계제원은 3D scanner 와 Immersion MicroScribe R 3D Digitizer (Revware Inc., USA) 를사용하여계측되었다. 산소마스크의설계제원은길이 3 개, 너비 3 개, 그리고폭 1 개항목에대해계측되었다. 기존산소마스크의길이는대체적으로 mask size 증가에따라일정하게증가하는추세를보이나, 너비와깊이는 mask size 증가에따른길이증가추세를보이지않거나 hardshell 은기존설계 landmark(gross et al., 1997) 와차이를보여설계합리성이낮은것으로해석된다 ( 그림 3 참조 ). 그림 4. 산소마스크착용특성분석예 a. Hardshell b. Facepiece 그림 3. 산소마스크크기별설계특성분석예 산소마스크객관적착용특성분석본연구는 medium narrow 사이즈를착용하는조종사 23 명을대상으로산소마스크착용사진을촬영한후, 마스크착용사진과일치하게되도록가상환경에서마스크 CAD 를 3D 안면부 scan data 에 alignment 하는방법으로산소마스크착용특성을파악하였다. 3D alignment 후, 산소마스크착용특성이착용각도, 코및턱부위착용위치, 여유공간, 안면부부위별압박도및밀착도측면에서파악되었다 ( 이원섭외, 2011). 산소마스크착용각도는마스크전면부와콧대의각도를의미한다. 마스크착용위치의예로, 턱부위의마스크착용위치는앞턱끝점 (promentale) 과마스크의턱부위 landmark (P2) 간의거리로파악될수있다 ( 그림 4 참조 ). 압박도및밀착도는가상환경상에서마스크가안면부표면간내부로침투된거리로파악된다. 산소마스크주관적착용선호도분석산소마스크착용에대한선호도는안면부부위별압박으로인한불편도, 밀착결여로인한산소누설, 그리고마이크 - 입술접촉여부측면에서산소마스크착용한국인공군조종사들에대해수집되었다. 불편도및산소누설은 5 점척도 ( 불편도예 : 1 점 = 불편없음, 5 점 = 극히불편 ) 로평가되었다. 본연구는전반적인불편도나산소누설이없거나미비하다고응답 (1 점과 2 점 ) 한조종사들을제외한나머지응답자들 ( 전반적불편도또는산소누설점수 3 점 ) 에대하여주관적불편도및산소누설도를분석하였다. 압박으로인한불편도는콧대 ( 평균 3.0 점 ) 와코옆 ( 평균 2.5 점 ) 에서점수가상대적으로높았으며, 입술밑의경우는 facepiece 의 reflective seal 이입술을자극하여불편 ( 평균 2.5 점 ) 한것으로파악되었다 ( 그림 5 참조 ). 산소누설점수역시콧대 ( 평균 2.6 점 ) 와코옆 ( 평균 2.3 점 ) 에서상대적으로높은점수를보여산소마스크의코부위형상개선이중요시되는것으로파악되었다. 그외에산소마스크내부에설치된마이크가입술에접촉하여불편하다고호소한조종사가 53% 인것으로조사되었다. 그림 5. 사용자선호도분석결과

3. 산소마스크설계개선방법 본연구는 MBU-20/P 산소마스크중우선적으로조종사들의 61.4% 가사용하고있는 medium narrow 사이즈를대상으로본연구에서제안한산소마스크설계방법을적용하였다. 설계개선은그림 6 과같은 5 단계절차로수행되었다. 그림 6.

특히한국인조종사들이가장불편하다고언급한산소마스크코부위의과도한압박및밀착도결여문제를개선하기위한코부위밀착면크기와형상을중점적으로개선고자하였다. S1.

상관관계는 24 개안면부치수특성, 14 개마스크착용특성, 그리고 15 개주관적선호도특성간의 1,746 개항목에대하여분석되었다. 본연구는 1,746 개연관성분석항목들중상관계수가 0.4 이상 (p 0.05) 이거나상관계수는 0.4 보다작으나산점도 (scatter plot) 상에서연관성을찾을수있었던 244 개항목을추출하였다.

4 3. 산소마스크설계개선방법 본연구는 MBU-20/P 산소마스크중우선적으로조종사들의 61.4% 가사용하고있는 medium narrow 사이즈를대상으로본연구에서제안한산소마스크설계방법을적용하였다. 설계개선은그림 6 과같은 5 단계절차로수행되었다. 그림 6. 산소마스크설계개선절차 설계개선대상본연구는산소마스크사용자선호도분석결과와착용특성분석결과를바탕으로 MBU-20/P 산소마스크의개선항목으로안면부밀착면형상, 코부위너비및형상, 그리고 microphone 부착위치를선정하였다. 현행산소마스크의안면부밀착면형상은미공군의안면부측정 data 를기반으로설계되었으므로한국인조종사에적합하도록수정될필요가있다. 특히한국인조종사들이가장불편하다고언급한산소마스크코부위의과도한압박및밀착도결여문제를개선하기위한코부위밀착면크기와형상을중점적으로개선고자하였다. S1. FMI 요소간상관관계분석본연구는산소마스크착용사진기반의마스크착용특성분석에참여한 23 명의조종사를대상으로 medium narrow 사이즈에대한안면부치수특성, 객관적착용특성, 그리고주관적착용선호도간의상관관계 ( 그림 1 참조 ) 를분석하였다. 상관관계는 24 개안면부치수특성, 14 개마스크착용특성, 그리고 15 개주관적선호도특성간의 1,746 개항목에대하여분석되었다. 본연구는 1,746 개연관성분석항목들중상관계수가 0.4 이상 (p 0.05) 이거나상관계수는 0.4 보다작으나산점도 (scatter plot) 상에서연관성을찾을수있었던 244 개항목을추출하였다. 244 개항목중에서산소마스크설계와관련성이낮은항목 ( 예 : 머리둘레관련항목, 머리너비관련항목 ) 을 filtering 하여최종적으로 mask 설계와관련성이높은 57 개연관성분석항목을파악하였다. 그림 7 은선정된 57 개항목중코돌출뼈최대너비와코옆불편도간의연관관계를예시한다. 그림 7. 연관성분석예 ( 코돌출뼈최대너비 & 코옆불편도 ) S2. Technical model 작성본연구는설계개선대상별 FMI 특성간연관관계를도식화한 technical model 을작성하여설계문제및개선방향을체계적으로파악하고자하였다. Technical model 은그림 8 과같이안면부치수특성, 마스크착용특성, 그리고주관적착용선호도간의연관관계를도식화함으로써선호및비선호착용특성을체계적으로파악할수있도록한다. 그림 8 은마스크의코밀착부위형상개선과관련하여코압박도를분석한예로써, 코압박도는코높이및코돌출뼈최대너비와연관되는데, 가령코가높으면마스크가밀착하여착용되어코압박도가심해지고코가넓으면마스크의코부위형상에맞지않아코압박도가심해진다. 따라서코압박도개선을위해서는한국인의코높이와콧대너비를고려하는것이중요하다. 그림 8. 코압박도관련설계개선을위한 technical model 예 S3. Virtual fit testing 기반설계개선전략수립 Virtual fit testing 은 3D 안면부 data 에산소마스크 CAD 를자동으로 alignment 하여조종사별산소마스크착용특성을가상으로평가하는방법이다. 본연구는 medium narrow 사이즈착용자 23 명의사진분석을통해파악된마스크착용특성 ( 착용각도, 코부위착용위치, 턱부위착용위치의평균및범위 ) 대로산소마스크 CAD 가 3D 안면부상에위치하도록하는 system 을 Matlab(The Mathwork, Inc., USA) 을이용하여개발하였다. 본 virtual fit testing system 은안면부부위별압박도, 밀착도, 그리고여유공간측면에서산소마스크가안면부에적합한지를분석한다 ( 이원섭외, 2011). 본연구는 3D

안면부 scan data 중 medium narrow 착용자 113 명을대상으로 virtual fit testing 을수행하여기존산소마스크의설계문제를정량적으로파악하고설계개선전략을수립하였다.

산소마스크의안면부침투깊이란마스크 CAD 를 3D 안면부상에가상으로밀착하였을때마스크가얼굴내부로침투한간격을의미한다. 실제산소마스크는고무재질이므로얼굴내부로침투하지않지만, 본연구에서는안면부침투깊이가깊을수록고무가눌리면서얼굴을압박하는정도 ( 응력 ) 가클것으로간주하고마스크의얼굴내부침투정도를분석지표로정의하였다.

개선대상이아닌부위 ( 예 : 마스크전면부, 주변부품결합부등 ) 는기존산소마스크와동일한형상을유지하였다. 산소마스크설계개선을위해 RapidForm 2006 (INUS Technology, Inc., Korea) 와 Rhino 3D (McNeel, USA) 가사용되었다 ( 그림 10 참조 ). 그림 10. Rhino 3D 를이용한산소마스크형상개선설계예 a.

5 안면부 scan data 중 medium narrow 착용자 113 명을대상으로 virtual fit testing 을수행하여기존산소마스크의설계문제를정량적으로파악하고설계개선전략을수립하였다. 마스크의코부위를예로들면, virtual fit testing 을통해현재 medium narrow 사이즈의조종사산소마스크는일부조종사들의코옆부위에과도한압박 ( 마스크의코내부침투깊이 6 mm) 을초래하는것으로파악되었으며, 이를해결하기위해마스크의코내부침투깊이가 2 ~ 6 mm 가되도록설계를개선하는방향으로설계개선전략이수립되었다 ( 그림 9 참조 ). 산소마스크의안면부침투깊이란마스크 CAD 를 3D 안면부상에가상으로밀착하였을때마스크가얼굴내부로침투한간격을의미한다. 실제산소마스크는고무재질이므로얼굴내부로침투하지않지만, 본연구에서는안면부침투깊이가깊을수록고무가눌리면서얼굴을압박하는정도 ( 응력 ) 가클것으로간주하고마스크의얼굴내부침투정도를분석지표로정의하였다. 2 mm 이내로나타나 reliability 가 acceptable 한것으로분석되었다. S4. 설계개선본연구는기존산소마스크의 3D scan 한후, 이를역설계하는방법으로한국인조종사에적합하도록산소마스크를개선하였다. 본연구는기존산소마스크를 3D scan data 를토대로개선대상인코및안면부밀착면형상과마이크부착위치를이전단계에서파악된산소마스크설계개선전략에따라개선하였다. 개선대상이아닌부위 ( 예 : 마스크전면부, 주변부품결합부등 ) 는기존산소마스크와동일한형상을유지하였다. 산소마스크설계개선을위해 RapidForm 2006 (INUS Technology, Inc., Korea) 와 Rhino 3D (McNeel, USA) 가사용되었다 ( 그림 10 참조 ). 그림 10. Rhino 3D 를이용한산소마스크형상개선설계예 a. 설계문제분석 b. 설계개선전략 그림 9. 산소마스크코부위의설계문제파악및설계개선전략수립예 Virtual fit testing의 reliability는 virtual fit testing의결과와산소마스크착용사진기반의 face-mask virtual alignment 결과와의비교를통해평가되었다. 사진촬영된 23명에대한 virtual fit testing 결과의 reliability는산소마스크착용사진기반의 face-mask virtual alignment 시파악된산소마스크착용특성치와의차이가기존안면부및손치수측정관련연구 (Ozsoy et al., 2009; Weinberg et al., 2005) 에서언급된 S5. Virtual fit testing 기반설계개선효과파악본연구에서설계개선된산소마스크는 virtual fit testing 을통해기존마스크와정량적으로비교되었다. 본연구는개발된 virtual fit testing system 을활용하여개선된마스크를안면부부위별압박도, 밀착도, 그리고여유공간측면에서비교하여개선된설계가설계개선전략에부합하는지평가하였다. 개선된산소마스크에대한 virtual fit testing 은기존산소마스크의 virtual fit testing 과동일한 medium narrow 사이즈의 113 명을대상으로수행되었다. 개선된설계가설계개선전략을충족하지않은경우는설계를변경하는과정을반복적으로수행하면서설계개선효과가높은설계안을도출하고자하였다 ( 그림 6 참조 ). 4. 설계개선효과평가 가상착용성평가본연구에서개선된산소마스크는 virtual fit testing 을통해개선효과를정량적으로비교할수있었다. 예를들어, 본연구는현행

6 산소마스크의코옆부위압박도개선을위해마스크의얼굴침투깊이를 2 ~ 6 mm 로조절하고자하였다 ( 그림 11 참조 ). Virtual fit 분석결과에따르면, 기존산소마스크는코옆부위에서의마스크 - 얼굴침투깊이설계기준 (2 ~ 6 mm) 을수용하는조종사가전체의 59 ~ 75% 였으나개선된산소마스크는설계기준수용률이 73 ~ 93% 로 11 ~ 30% 정도의압박도감소효과가있는것으로파악되었다. 콧대부위의밀착도에대해서는마스크 - 얼굴간격 ( 마스크가얼굴에밀착되지않고떨어져있는거리 ) 의설계기준 ( 2 mm) 을수용하는조종사가기존 41 ~ 84% 에서개선후 100% 로밀착도가 16 ~ 59% 정도향상된것으로나타났다. 그림 11. Virtual fit testing 기반의설계개선효과분석예 5. 토의 본연구는산소마스크사용자다수의안면부의 3D scan data 를체계적으로활용하였다. 기존연구는산소마스크설계를위해대표인체모델의 3D 안면부형상을사용하거나 (Han & Choi, 2003; Han et al., 2004) 선별된인원의 3D 안면부형상을사용하였는데 (Gross et al., 1997), 이들연구들에서는산소마스크사용자다수의안면부크기및형상특성을체계적으로고려하지못하였다. 반면본연구는통계적기법을파악된최소표본크기를만족하는 336 명의안면부의 3D scan data 를입수하여산소마스크설계에활용하였다 ( 정정림외, 2011). 또한, 기존연구들은 3D 안면부 scan data 를활용함에있어안면부의크기또는안면부밀착의곡면정보만을파악하여산소마스크설계에적용하고자하였으나, 본연구는조종사개개인의 3D 안면부형상들에산소마스크 CAD 를가상으로착의시킨후마스크의착용성 ( 예 : 압박도, 밀착도, 여유공간 ) 을정량적으로평가하는 virtual fit testing 방법을개발및적용하였다. 본연구는사용자의안면부특성뿐만아니라산소마스크착용특성 ( 착용각도, 코부위착용위치, 턱부위착용위치의평균및범위 ) 과마스크착용선호도를파악하고이들간의연관관계를고려한체계적인산소마스크설계방법을개발하였다. 본연구는 face-mask interface (FMI) 분석을통해안면부특성 ( 예 : 코너비 ), 산소마스크착용특성 ( 예 : 마스크를압박하여착용 ), 그리고산소마스크착용선호도 ( 예 : 코부위에과도한압박감 ) 간의연관관계를면밀하게파악할수있었다. 또한, FMI 요소들간의연관관계분석을토대로 technical model 을작성함으로써산소마스크설계방향 ( 예 : 콧대가넓더라도과도하게압박되지않도록마스크의콧대부분너비및형상을개선 ) 을체계적으로수립할수있었다. 본연구는가상환경에서산소마스크를 3D 안면부 data 에착용시키는 virtual fit testing 기법을개발하여활용함으로써기존산소마스크의설계문제와개선된산소마스크의개선효과를정량적으로파악할수있었으며, 설계개선효과를높이도록반복적인설계 (iterative design) 를수행할수있었다. 본연구는 virtual fit testing 을활용함으로써 FMI 분석을파악된설계개선방향에대한정량적인설계개선기준을제시할수있었으며, 개선된설계가설계개선기준을수용하는정도를정량적으로파악할수있었다. 또한, virtual fit testing 방법을사용하면설계개선효과가효율적으로분석되기때문에본연구는산소마스크형상에대한세부적인설계수정을반복적으로수행하며설계개선효과가높은설계안을제작할수있었다. 본연구에서 virtual fit testing 기반으로설계개선된산소마스크는시제품으로제작되고실사용자인한국인조종사를대상으로평가될예정이다. 본연구에서개발된 virtual fit testing 방법은조종사들의산소마스크착용사진 (medium narrow 사이즈, 23 명 ) 을분석하여파악된산소마스크착용특성에의거하여개발되었다. 하지만 virtual fit testing 기반으로설계개선된산소마스크가 medium narrow 사이즈를착용하는나머지한국인조종사들에게적합한지여부는실제착용성평가를통해서확인될필요가있다. 본연구는개선된산소마스크의시제품을기존산소마스크와동일한재질로제작한후, 실사용자인한국인조종사들을대상으로주관적 ( 예 : 압박도, 산소누설, 전반적만족도 ) 및객관적 ( 산소누설평가, pressure film 을사용한압박도평가 ) 방법으로착용성을평가하고 virtual fit testing 방법의타당성을검증할계획이다.

7 Acknowledgement 본연구는대한민국공군군수사령부의지원을받아수행되었습니다. References 이원섭, 정정림, 전은진, 손동훈, 박세권, 정대한, 김희은, 유희천 (2011). Development of a Design Method for an Aircrew Oxygen Mask based on 3D Face Scanning. 대한인간공학회 2011 춘계학술대회지. 정정림, 이원섭, 박장운, 이백희, 전은진, 손동훈, 박세권, 정대한, 김희은, 유희천 (2011). 3D 측정을통한한국인조종사안면부치수분석. 대한인간공학회 2011 춘계학술대회지. Ahn, Y., & Shu, M. (2004). A study on the head type of Korean women's for headgear pattern making. The Research Journal of the Costume Culture, 12(6), Clauser, C., Tebbetts, I., Bradtmiller, B., McConville, J. T., & Gordon, C. C. (1988). Measurer's Handbook: U.S. Army Anthropometric Survey (NATICK/TR-88/043). Natick, MA: U.S. Army Natick Research, Development and Engineering Center. Enciso, R., Shaw, A., Neumann, U., & Mah, J. (2003). 3D head anthropometric analysis. Proceedings of the SPIE Medical Imaging, 5029, Gross, M. E., Taylor, S. E., Mountjoy, D. N., & Hoffmeister, J. (1997). Antropometric research on the sizing of the MBU-20P (AFRL-HE- WP-TR ). Wright-Patterson Air Force Base, OH: Human Effectiveness Directorate, Crew System Interface Division. Hack, A. L., & McConville, J. T. (1978). Respirator protection factors: Part I - Development of an anthropometric test panel. American Industrial Hygiene Association Journal, 39(12), Han, D., & Choi, K. (2003). Facial dimensions and predictors of fit for half-mask respirators in Koreans. Aiha Journal, 64(6), Han, D., Rhi, J., & Lee, J. (2004). Development of prototypes of half-mask facepieces for Koreans using the 3D digitizing design method: A pilot study. Annals of Occupational Hygiene, 48(8), Hughes, J. G., & Lomaev, O. (1972). An anthropometric survey of Australian male facial sizes. American Industrial Hygiene Association Journal, 33(2), Kim, S. (2004). Analysis on the measurement and shape classification of the head and face for Korean female children aged 9~12 years. The Research Journal of the Costume Culture, 12(5), Kim, S. (2005). Analysis on the shape classification of the head of Korean female children for the headwear sizing system. The Research Journal of the Costume Culture, 13(2), Kim, S., Lee, H., & Choi, H. (2004). Analysis on the measurement and shape classification of the head and face for Korean male children aged 9~12 years. The Research Journal of the Costume Culture, 12(6), Korean Agency for Technology and Standards. (2004). The Report on the 5th Size-Korea (Korean Body Measurement and Investigation). Seoul, Korea: Size Korea, Ministry of Knowledge Economy. Oestenstad, R. K., Dillion, H. K., & Perkins, L. L. (1990). Distribution of faceseal leak sites on a half-mask respirator and their association with facial dimensions. American Industrial Hygiene Association Journal, 51(5), Oh, Y., & Park, S. (2010). The facial anthropometry with 3D head scanner for designing Korean gas mask. Proceedings of the Society of CAD/CAM Engineers Conference. Ozsoy, U., Demirel, B. M., Yildirim, F. B., Tosun, O., & Sarikcioglu, L. (2009). Method selection in craniofacial measurements: Advantages and disadvantages of 3D digitization method. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery, 37(5), Weinberg, S. M., Scott, N. M., Neiswanger, K., & Marazita, M. L. (2005). Intraobserver error associated with measurements of the hand. American Journal of Human Biology, 17(3), Yokota, M. (2005). Head and facial anthropometry of mixed-race US Army male soldiers for military design and sizing: A pilot study. Applied Ergonomics, 36(3), Zhuang, Z. Q., Benson, S., & Viscusi, D. J. (2010). Digital 3-D headforms with facial features representative of the current US workforce. Ergonomics, 53(5), Zhuang, Z. Q., Slice, D. E., Benson, S., Lynch, S., & Viscusi, D. J. (2010). Shape Analysis of 3D Head Scan Data for US Respirator Users. Eurasip Journal on Advances in Signal Processing, 2010(1).

슬라이드 1

슬라이드 1 이원섭 1, 정대한 2, 박세권 3, 김희은 4, 유희천 1 1 포항공과대학교산업경영공학과 2 공군사관학교기계공학과 3 공군사관학교시스템공학과 4 경북대학교의류학과 1 Contents 2 Facial Anthropometric Surveys 군장비및보호구개발을위해대규모인체치수조사가시작됨 ( 안면치수포함 ) 1967 년조사된미공군안면측정 data 는 MBU-12/P