2006

04. 3D 프린팅 기술을 이용한 보조기 제작 기법 적용사례 연구 3D 프린팅 기술을 이용한 보조기 제작 기법 적용사례 연구 : 스플린트 팬을 이용한 방법과의 비교연구를 중심으로 허서윤*1) 인제대학교 일반 대학원 재활과학과 요 약 본 연구는 첨단 제조기술로 각광받고 있는 3D 프린팅 기술을 장애인을 위한 보조기 제작에 도입 하려는 목적이 있다. 신체 측정의 방법으로 기존의 방법과 3차원 신체 스캐닝(3D Scanning)을 모두 적용하여 측정부터 제작과 평가까지의 프로세스를 개발하고자 했다. 보조기를 필요로 하는 장애인 들이 불충분한 제도적 지원과 비용 및 시간의 문제에 직면하여 원활한 보조기 지급 서비스를 받지 못하는 문제점을 극복하고자 했다. 기존의 보조기 제작 시 인체에 유해하거나 금기사항이 되어왔던 점을 개선할 수 있는지 근거를 마련하고, 3D 프린팅 기술을 이용하면 보조기의 고장이나 파손에 적 극적이고 신속하게 대응해 낼 수 있어 장애인 편의성이 향상될 수 있고, 소요되는 비용과 보조기를 착용하기 까지 장애인이 거쳐야 되는 절차가 혁신적으로 감소될 수 있을 것이다. 이를 위해 의료진 이나 관계자들이 3D 프린팅을 할 때 기술적인 프로세스를 제공하고 기존의 방법과 비교하기 위해 본 연구를 진행했다. 5가지 종류의 보조기를 실제 제작하는 전 과정을 규명하여 본 연구를 지침삼아 4명의 제작자가 3D 프린터와 스플린트 팬을 이용하여 동일한 보조기를 제작하였다. 인장강도는 방법과 보조기 종 류에 상관없이 3D 프린팅 방법이 평균 23,400 kgf/cm2으로 7,100kgf/cm2의 물성을 보이는 폴리프로 필렌을 사용한 스플린트 보다 약 3배 더 강도가 우수했다. 소요시간의 차이는 기존의 방법이 평균 730분 덜 소요되었다. 제작 비용적인 측면에서는 3D프린팅에 요구되는 비용이 기존 방법에 비하여 평균 32.8만원이 더 할애 되었다. 3D 프린팅을 이용한 보조기의 제작은 임상적으로 사용이 가능할 것으로 생각되고, 기존의 제작 방법이 가지고 있는 문제점들을 개선하는 대안이 될 것으로 전망된다. 주제어: 보조기, 3D 프린터, 3D 스캐너, 보조기기 * 제1저자, 교신저자: brainbow@hanmail.net 79

Disability & Employment 제25권 제1호(통권 86호) 2015. 2. Ⅰ. 서론 보조기는 인체에 적용되어 신체적 기형을 예방, 교정하여 해당 부위의 움직임을 개선시키기 위한 기구이다(고등영 외, 2013). 보조기는 삼점압의 원리, 사점압의 원리, 압박의 원리, 신연의 원리, 전단 력의 원리 등을 이용해 신체를 정렬하고 지지하며 움직임을 보조하고, 불필요한 움직임에 대한 저항 을 통해 신체부위를 보호하는 기능을 한다. 보조기는 착용부위에 따라 상지보조기, 하지보조기, 척추 보조기로 분류되며 적용되는 신체 부위에 따라 신체 관절부위의 명칭을 포함하여 명명하는데 특히 손, 팔과 같은 상지에 주로 사용 된다(Cooper & Hobson, 2006). 보조기 사용은 관절과 그 주변의 근육들에 기능적인 안정성을 기대할 수 있다. 근자에 들어서는 질병 또는 자연적 노화로 인해 신체 기능이 약화된 사람을 보조해주는 장비를 통틀어서 보조기라 부르고 있다. 국내에서 보조기와 유사한 의미로 사용되고 있는 보장구의 개념은 장애로 인한 신체적 기능적 불 편을 해소함으로써 개인의 역량을 향상시키기 위하여 사용되는 기계, 기구, 장비 등을 통칭하는 개념 이다. 보조기는 사용자의 기능적 운동 향상을 통해 자립생활을 가능케 해주어 교육, 여가, 고용 등 다양한 이익을 제공하며 잠재력을 성취하도록 보조하며(이근민 외, 2007) 이러한 보조기는 치료 및 재활 중 한시적으로 필요한 경우도 있지만, 직업적 측면이나 지역사회 활동 등에서 필수적이며 영구 적인 특징을 가지고 있는 만큼 장애인의 일상생활에서 반드시 필요한 요소라 할 수 있다. 보조기는 스플린트를 이용하여 그 자체로 완성품으로 쓰이기도 하고 다른 보다 복잡한 보조기의 일부로 편입 되어 이용하기도 한다(Anderson et al., 2005). 스플린트의 재료에는 폴리 부틸렌 테레프탈레이트 (Polybutylene Terephthalate), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 나일 론(Nylon), 아크릴 수지(Acrylic Resin)등의 열가소성 수지(thermoplastic resin)가 사용되어 왔다. 이 들 재료는 성형하기 쉽고 외부의 습기에 대해 안정적이며 반영구적인 특성 때문에 보조기 제작에 광 범위하게 사용되어왔다(Mount, 1992). 그러나 이들 재료를 사용하여 스플린트 팬(splint pan) 상에서 제작하던 종래의 임상 환경에서는 여러 문제점이 노출되어 왔다. 첫째, 스플린트 재료가 경화되기 전에 인체표면의 정보에 일치하도록 신속히 제작하는 상황에서 경험이 부족한 제작자가 작업할 경우 결과 완성에 실패할 가능성이 높았 다(Noble et al, 1988). 둘째, 수작업으로 진행되다보니 제작자 간 측정과 공작물의 편차가 큰데다가 실제 대부분의 상용화되던 스플린트는 기성품으로 제공되는 것이 대부분이었다(Rahmati et al, 2012). 셋째, 제작방법의 특성상 소재를 70~80 이상의 뜨거운 물에 수분 간 침수 시킨 후 꺼낸 뒤, 피부에 접촉시키기에는 뜨거운 상태에서 수분이 포함 된 채로 적용할 수밖에 없기 때문에 장애인의 만족도가 낮았고 피부질환이 있거나 과민한 감각을 가진 사람에게는 금기사항으로 분류되던 한계점 이 있었다(Jacobs & Austin, 2013). 80

04. 3D 프린팅 기술을 이용한 보조기 제작 기법 적용사례 연구 또한, 보조기는 장애의 특성에 맞도록 개별 맞춤형인 장비들이 대다수를 차지하면서 건강보험과 의료급여에서 지급되는 77개 품목 중 약 82% 이상을 차지할 정도로 막대한 예산이 소요되는 단점이 지적되어왔다(이용복 외, 2010). 이에 건강보험과 의료급여를 중심으로 다양한 정책 전략들이 연구되 어 왔으나 장애인들의 실질적인 요구를 충족시켜주는 것이 쉽지 않았다. 게다가 국내에서 보조기 관 련 복지서비스는 높은 해외 의존성과 비효율적 사후관리체계 때문에 장애인이 자비로 보조기 서비스 를 이용할 때 그 부담이 큰 문제가 지속적으로 제기되어 왔다(오길승, 2007). 근래 들어 제조업 분야는 다품종 소량생산체제로 변화해 왔고 이는 개인의 성향을 반영한 맞춤형 제조업의 시대가 도래 하는데 기여했다. 이를 가능하게 해주는 기술들 중 3D 프린터(3D Printer)와 그 기술적 측면을 의미하는 3D 프린팅 기술(3D Printing Technology)은 다품종 소량생산체제에 특화 된 시스템을 보이며 다양한 분야에서 매우 활발하게 사용되고 있는 장비이다(Kim, 2014; Yun, 2014). 인체에 적용 했을 때 각 개인의 특성과 요구에 민감하게 반응할 수 있고, 쾌속조형(rapid prototyping)이 가능하고 소재변경이 원활한데다가 초기 측정 데이터만 있으면 언제든지 새로 동일한 장비를 제작할 수 있다. 그리고 전술했던 장애인의 스플린트 제작과정에서 지적되어 왔던 문제점들 을 상당부분 해소할 대안으로 사료된다. 그러나 국내에서 현재까지 재활목적의 의료기기나 보조기에 3D 프린팅(3D Printing) 기술을 적용한 연구는 찾아보기 힘들었다. 마땅한 지침이나 매뉴얼이 존재 하지 않았고 기존의 제작방법과 비교한 연구가 없었다. 따라서 본 연구에서는 최신 제조기술로 각광받고 있는 3D 프린팅 기술을 보조기 제작에 도입하고, 신체 측정의 방법으로 기존의 방법과 3차원 신체 스캐닝(3D Scanning)을 모두 적용하여 제작까지의 프로세스를 적용하고자 한다. 기존의 방법인 열가소성 수지를 재료로 하여 스플린트 팬과 트레싱지 위에서 재단 후 수온조절탱크(hydrocollator)에서 제작하는 방식과의 비교를 통하여 기존 문제점의 극복 가능 여부와 더불어 3D 프린팅 기술의 임상적 유용성을 파악 하고자 한다. Ⅱ. 연구 방법 1. 연구 참여자 및 방법 국내 대학병원과 연구소에서 보조기 제작을 하고 있는 4명의 의료기사가 finger immobilization orthosis, finger IP fixation orthosis, resting hand splint, mesh network upper arm orthosis, cock-up splint의 5개 보조기를 중심으로 3D 프린팅과 기존의 방법으로 같은 유형의 보조기 한 쌍씩 을 만들어 총 20쌍의 보조기가 제작되었다. 이들은 8년 이상의 임상 보조기 제작 경험을 가지고 있 고, 30대 여성 2명, 남성 2명으로 이루어졌다. 같은 기간에 8주간의 동일한 3D 모델링 교육과정을 이 81

Disability & Employment 제25권 제1호(통권 86호) 2015. 2. 수하였고, 연구 시작 시점 이전에 컴퓨터 그래픽 도구를 다룬 경험이 없는 자들로 구성되었다. 2가지 방법 중 어떤 제작을 먼저 진행하는지는 각 제작자마다 무작위로 할당되었다. 3D를 이용한 방법은 어떤 그래픽 도구를 사용하는지에 따라 결과가 다소 상이할 수 있어 본 연구에서 제시하는 방법으로 통일하였다. 3D 프린팅을 통한 제작은 종래의 스플린트 팬 상에서 작업해 오던 방식과 절차적 측면 이나 방법자체가 서로 상이하여 수부 보조기에 대한 선행연구(Palousek et al., 2014)에서 비용, 소요 시간, 인장강도 등의 비교에 대한 근거를 마련하여 임상적 유용성을 비교 분석했다. 실험 대상자는 선천성 뇌신경 손상에서 기인한 과도한 근 긴장으로 인해 우측 수부의 통증과 불안 정성을 호소하는 24세 뇌성마비 남성으로, 연구에 대한 충분한 설명과 동의를 통해 실험이 이루어졌 다. 연구의 전 과정은 생명윤리심의위원회의 절차와 통제 하에 이루어졌다. 2. 장비의 일반적 특성 1) 3D 스캐너(3D Scanner) 3D 스캐닝은 3D 스캐너를 활용한 대상물의 형상정보 취득에서부터 분석 및 그 응용을 포괄하는 용어로서 실물 또는 환경으로부터 대상물의 형상이나 색깔을 디지털 데이터로 전환하는 과정을 의미 한다. 3D 스캐너는 3차원(X, Y, Z)으로 측정된 기하정보를 고밀도의 점 군집(Point Cloud)의 형태로 형성하여 3차원 그래픽으로 구현 한다. 3D 스캐닝은 단 몇 번의 측정을 통해서 대상물의 전체형상을 정확히 단시간 내에 구현 해 낼 수 있는 기술로, 보조기 제작 시 사용되면 개개인의 신체적 특성에 대한 정보를 신속하고 정확히 측정 할 수 있는 방법으로 사용되고 있다. Name KINECT TR* 0.7~10m FOV** Horizontal: 56 Vertical: 42 [그림 1] 3차원 스캐너(3D Scanner-Kinect ) *TR = Tracking Range, **FOV = Field Of View 82

04. 3D 프린팅 기술을 이용한 보조기 제작 기법 적용사례 연구 본 연구에서 사용된 3D 스캐너는 Microsoft사의 키넥트(KINECT)모델[그림 1]로 TOF(Time of Flight) 방식원의 스캐너를 사용하여 빛을 대상물의 표면에 조사하여, 빛이 돌아오는 시간을 측정하고 물체와 측정원점 사이의 거리를 통해 형상을 구현한다. 이러한 키넥트는 3차원 깊이 센서(3D Depth Sensors)를 통해 이 깊이 영상을 측정하고 RGB 카메라 기능 센서를 통해 컬러 영상을 수집하여 3차 원 이미지 데이터를 형성한다. 그리고 수직 45, 수평 58 의 감지 시야(Field Of View)와 0.7-10m의 센싱 거리(Tracking Range)를 가진다. 다중 프레임 알고리즘 적용을 통해 3D스캐너의 취약점인 노이 즈 현상을 기술적으로 개선하였고, 높은 수준의 UI(User Interface)로 인해 사용성 또한 높이 평가되 고 있어 신체 측정의 목적에 적합하다. 2) 3D 프린터 (3D printer) 3D 프린팅이란 3D 프린터를 이용하여 3D 스캔 이미지나 모델링 툴에 의해 설계된 3차원적인 모 델을 제작 하는 기술로, 각 2차원 단면의 X, Y좌표 값에 따라 프린트 헤드가 이동하며 재료를 분사하 고 Z축을 따라 적층되는 원리가 대표적이다. 본 연구에서는 Stratasys사의 uprint SE모델[그림 2]을 사용하여 3D 프린팅 작업을 수행하였다. uprint SE는 203 203 152mm (8 6 6 inch.)의 제작크기를 갖춘 첨가식 가공(Additive Manufacturing) 원리를 사용하는 적층형 3D 프린터로써, ABSplus 열가소성 수지의 재료를 0.254mm 단위로 적층하며 모델을 제작한다. 위와 같은 제작방식과 재원을 토대로 내구성, 안정성 및 정확성이 뛰어난 기능적 제품을 제작 할 수 있는 기종으로 보조기 제작의 목적으로 사용 시에도 높은 적합성 을 보인다. 모델명 제작 크기 적층 두께 사용 재료 장비 크기 정밀도 Software uprint SE 203 152 152mm 0.254mm ABS Plus (color : Ivory) 635 660 787 mm(76kg) ±0.241mm Catalyst software [그림 2] 3D 프린터(3D Printer-Stratasys uprint SE) 기존에 사용되던 스플린트 팬[그림 3]은 70~80 이상의 온도를 유지하는 수온조절 탱크와 결합이 되어 있는 것이 보통이고, 재료에 따라 온도조절이 가능하다. 스플린트를 탱크 안에 침수시켜 수분 83

Disability & Employment 제25권 제1호(통권 86호) 2015. 2. 후 꺼내어 재료가 굳기 전에 인체 적용 부위에 올려 접합하는 과정을 거치는 용도로 사용되는 장비 이다. 3. 인쇄방법(Printing Methods) 보조기는 사람의 신체와 직접 대응하기 때문에 본 연구에서는 정밀하게 구현하려는 목적에 알맞은 인쇄 방법인 압출 적층방식 FDM(Fused Deposition Modeling)을 사용 하였다. FDM방식은 열가소성 수지압출 적층 조형법 또는 FFF(Fused Filament Fabrication)이라고도 불리며, 모델용 및 서포트 재 료가 압출 헤드에서 가열된 후, 모델링 베이스 위에 얇은 레이어 별로 층층이 적층되는 방식이다. 완 성된 모델에서 서포트 재료를 제거하면 정확하고 최종적으로 모델이 완성된다. [그림 3] 스플린트 팬(Splint Pan) 4. 인쇄재료(Materials) 본 연구에서는 인쇄재료로써, ABS수지 (Acrylonitile, Poly-Butadiene, Styrene)와 PLA(Poly Lactic Acid)로 제작된 필라멘트를 사용하였다. ABS수지는 가공이 용이하고 인장, 충격 및 굴곡 강도가 뛰 어나 금속대용의 상품으로 사용된다. 그리고 색상이 다양하며 유연한 재료로써 형상, 조립 및 기능성 어플리케이션에 적합하다. 또한 레이어 접착력이 강하고 녹는점이 균일하여 기포발생이 적다는 장점 도 가지고 있다. 현재 크랙(Crack) 현상이 문제점으로 나타났으나 대용품이 개발 되지 않아 3D프린 팅에 주로 사용되는 소재이다. PLA(Poly Lactic Acid)는 사탕수수와 옥수수의 추출물로 만들어진 친환경 수지로, 자체 독성이 적 은 생분해성 수지이다. 가공 시 수축도가 ABS보다 적으며 잔재발생률이 낮아 주로 사용이 많이 되는 재료이며 신체에 직접 적용되어야 하는 보조기 제작의 목적에 부합하는 재료이다. 84

04. 3D 프린팅 기술을 이용한 보조기 제작 기법 적용사례 연구 5. 보조기 제작을 위한 3D 프린팅 제작 프로세스 본 연구에서는 3D프린팅 기술을 이용한 보장구 제작과정을 그래픽 명령어나 프린팅에 대응하는 파일형식을 사용해서 단계별로 구분한 프로세스를 제시하였다[그림 4]. 이는 공작물이 출력될 장비인 3D 프린터의 기종을 막론하고 최종 출력 파일형식들이 표준화되어 있고 그래픽 도구에서 출력될 파 일형식은 *.stl 로 같으며 최종 파일은 G-code로 변환이 되어야하기 때문에 타 기종의 프린터나 다른 연구에서 서로 다른 그래픽 제작 도구를 사용하더라도 동일하게 적용되는 과정이다. [그림 4] 3D 프린팅 제작과정(3D Printing Sequence) 85

Disability & Employment 제25권 제1호(통권 86호) 2015. 2. 6. 3D 스캐닝 (3D Scanning) 1) 3D 스캐닝 설정 스캐닝 설정은 크게 이미지 설정단계와 이미지 모드단계로 나누어 실시하였다. 우선, 이미지 설정 단계로 3D 스캐닝의 기본 요소들을 설정하였다. 이미지 옵션의 Display Surface Normals 기능을 통해 배경으로부터 피사체를 강조하였고 Depth Threshold 를 최소 0.40m에서 최대 8.00m로 설정하여 스 캔가능거리를 조정해 주었다. Volume Max Integration으로 Voxel들의 중량을 525레벨로 설정하여 신체 스캐닝에 최적화 화였다. 그리고 Volume Voxels Per Meter는 부피대비 미터 당 Voxel 개수를 의미하는 것으로 Volume Max Integration 수치에 맞추어 384레벨로 설정하였다. Volume Voxels Resolution은 X,Y,Z 축 당 Voxel 수를 설정하여 3D 모델의 해상도를 설정하는 기능으로 3D모델이 충분한 안정감과 적절한 해상도를 가질 수 있도록 384 레벨로 조정하였다. 두 번째 단계는 이미지 모드(Image Mode)의 단계로 스캔거리의 디폴트값(Default Value)을 설정 했다. 이때, 본 연구의 목적에 알맞게 인물모드(Portrait Mode)로 설정하여 스캔거리의 디폴트값을 0.8m~1.65m으로 조정하였다. 파일 저장은 그래픽 기반의 입체 인쇄술(Stereolithography, SLA)로 만 들어진 정보를 저장하는 형식인 STL(STereoLithography)파일의 형식으로 저장하였다. 2) 신체에 대한 3D 스캐닝 촬영 스캐닝을 통한 신체의 촬영은 센서로부터 570-600mm이상 확보된 거리에서 측정하였다. 이 측정 값은 약 90회에 걸친 조사거리 측정값 중 NETFEBB 프로그램의 깊이 이미지(Depth Image)의 노이 즈 발생률이 2.1%±0.1 이내 최적거리를 산출하는 과정을 통해 얻은 기준 값이다. 그림자 현상과 조 도를 고려하여 583mm를 산출한 후, 흑백으로 환부에 대한 스캐닝 과정을 거쳐 파일로 저장하였다. 이 과정은 스캐닝 작업 시 조명의 종류, 세기, 명암 그리고 분산효과(Sub-Surface-Scattering)등이 스 캔이 실시된 데이터에 영향을 줄 수 있어 시행되었다. 분산효과로 신체 피부의 반투명성한 정질로 인 하여 표피 이하로 빛이 분산되는 증상이 나타나 조사된 레이저의 크기가 증가해버리는 현상을 방지 하기 위해 조명과 레이저 조사 각도를 실험마다 다르게 설정해주어 분산효과를 최대한 방지하였다. 7. 관절 각도계와 줄자를 이용한 측정 (Body Part Size Measurement) 86

04. 3D 프린팅 기술을 이용한 보조기 제작 기법 적용사례 연구 보조기를 착용할 때 신체부위가 관절을 중심으로 바른 각도로 유지되는지 확인하기 위해 기존의 방법인 관절각도계(goniometer)로 각 부위에 맞게 다양한 도구로 측정을 했다. 신체부위의 둘레나 직경을 파악하기 위해 줄자(tape measurement)를 사용할 수 있고 상대적으로 둘레가 넓고 길이가 긴 신체부위는 신장계(extensometer)를 사용 하였다[그림 5]. 8. 3D 모델링 및 렌더링 (3D Modeling and Rendering) 1) NETFABB 프로그램을 이용한 STL 파일의 분석/수정/그래픽 후 보정 스캐닝한 STL파일의 분석과 그래픽 후 보정작업을 실시하기 위해 NETFABB프로그램을 이용하였 다. 파일의 위치 조정 후 스캔면 제거(Remove)를 통해 육안으로 확인되는 벌크(Bulk) 파트를 제거하 였다. 스캔이 미 실시된 부분의 경우 자동복구 (Automatic Repair)기능을 이용해 디폴트 값을 선택하 여 스캔 결손 부분을 자동 완성 하였다. 후 보정 작업은 마무리 단계에서 이루어져 부분보정(Part Repair) 메뉴의 부분보정 적용을 선택함으로써 작업을 완료하였다[그림 6]. Goniometer Joint Angle Indicator Califers Electronic Goniometer [그림 5] 인체치수측정장비 (Body Part Size Measurement tools) 2) 3DS Max 프로그램을 이용한 모델링(Modeling) 및 렌더링(Rendering) NETFABB 프로그램에서 실시한 벌크 단위의 보정작업에 이어 픽셀(Pixel)단위의 세부적인 보정과 정밀가공을 위해 그래픽 툴인 3DS Max를 이용하였다. 이러한 모든 과정은 장애인의 신체에 최적화 된 보조기를 구축(Accurate 3D Reconstruction)하기 위함에 있다. 87

Disability & Employment 제25권 제1호(통권 86호) 2015. 2. [그림 6] STL 파일 제어(STL Control) 실제 진행한 각 과정을 공작물의 종류별로 나누어 [그림 7]에, cock-up splint를 [그림 8]에 제시하 였다. [그림 7]에서 제시한 내부번호 1번은 finger immobilization orthosis의 3차원도면이고 2번은 finger IP fixation orthosis의 3차원 도면이며, 3번에서 최종출력물을, 4번에서는 후처리공정을 제시하 였다. 내부번호 5번은 이 두 보조기의 실제 착용 모습을 나타낸다. 1. 2. 3. 4. 5. [그림 7] 모델링/렌더링 과정과 출력물 88

04. 3D 프린팅 기술을 이용한 보조기 제작 기법 적용사례 연구 [그림 8]의 내부번호 1번에서 실제 치수를 적용한 cock-up splint의 기초설계 모델링 도면을, 2번에 서 실제 손바닥 받침부분이 적용된 3차원 도면을 예시하였다. 내부 기재 번호 3번에서 최종 치수 기 입과 수정을 하고 4번에서 최종 모델링 파일을 추출한 과정의 결과물을 제시 했다. 신체 스캐닝 정보 를 토대로 불필요한 부분을 제거하고 유실부분을 메꾸는 작업을 진행했다. scaling 기능을 사용하여 인체치수와1:1로 대응하는 설정을 확인한 후 각 부위별 치수를 입력했다. mesh network upper arm orthosis, resting hand splint의 모델링과정은 wrist immobilization orthosis라는 공통된 범주에서 목 적과 기능이 cock-up splint와 유사하므로 지면구성상 3보조기를 대표하여 cock-up splint의 모델링 을 예시로 제시하였다. 3) 최종 STL파일로 저장 NETFABB 프로그램에서 모델링 및 렌더링 파일을 인입 하여 본 연구에 사용되는 3D 프린터에서 공작물의 출력이 가능하도록 기종의 권장 설정에 맞는 STL파일로 저장하였다. 사용된 프린트 기종의 빌드 크기가 203 152 152mm (8 6 6 inch.)으로 제한되어 있어 cock-up splint와 resting hand splint의 경우처럼 빌드 트레이를 초과하는 공작물에 있어서는 분할제작옵션을 적용하여 제작 하였다. [그림 8] cock-up splint 모델링/렌더링 과정 89

Disability & Employment 제25권 제1호(통권 86호) 2015. 2. 4) 설계된 데이터를 Creater K 프로그램에 서 파일 배치 및 G-code 변환 최종 출력물의 크기는 cock-up splint의 경우 엄지부분이 들어간 원위부 330 100 95, 팔꿈치 쪽인 근위부 330 90 60로 측정되었고 이는 실제 인체의 측정치와 같았다[그림 9]. Creater K 프로그램을 이용하여 STL 파일을 G-code로 변환하였고, 완료된 후 적정밀도, 압출량, 프린팅 속도, 경로설정 등 의 값을 생성하고 3D프린팅을 실시하였다. 9. 3D 프린팅 (3D Printing) 1) 3D 프린팅 과정 구조(Structure)유지를 위한 지지대(Support)로 120g의 PLA수지가 사용되었고, 주제물 성형에 323g 의 ABS가 사용되었다. 0.254mm 적층두께(Layering Placement)로 성형되었고, 23%의 적층밀도 (Stacking Density)를 보였다. 색상은 기존의 보조기에서 제공하는 색상과 유사한 VeroWhite+(projet), TangoBlack+(projet)이 적용되었다. 일부 손가락 보조기에는 Sunny Yellow 색상이 적용되었다. 2) 출력물 도출 출력물의 부분적 파손이나 이염을 방지하기 위해 작업이 완료된 후 10분간의 기간을 가지고 난 뒤 제작 플레이트에서 공작물을 이탈시켰다. [그림 9] 모델링 사이즈 조정 (Modeling Size Adjustment) 90

04. 3D 프린팅 기술을 이용한 보조기 제작 기법 적용사례 연구 10. 후처리 공정 (Post Processing) 1) 지지대 제거 주제물을 지지하고 있던 서포트 부분을 제거하였고 접합부분을 처리하였다. 그리고 구조 후처리 공정을 통해 제품의 완성도를 높였다[그림 10]. 2) 표면 후처리 공정 표면 후처리 공정의 경우 제작품이 환부에 직접 닿기 때문에 전용 사포를 통해 표면을 매끄럽게 하였고 아크릴 접착제의 도포와 도장재를 통한 균열 및 훼손 부분 마감을 통하여 후처리 공정을 완 료하였다. 스트랩이 적용되는 부위에는 공업용 기름이 남아 있는지 확인 하였고 부착 부분의 이물질 을 제거했다. [그림 10] 지지대의 제거 11. 마감 및 완성 (Finishing and Completion) 후처리 공정이 끝난 후 24시간동안 그늘에 방치하여 마감재가 충분히 건조된 후 최종적으로 제품 을 완성하였다[그림 11], [그림 12], [그림 13]. 손가락 보조기인 finger immobilization orthosis, finger IP fixation orthosis의 경우 착용 예를 [그림 6]의 5번 항목에 기 분류함으로서 모델링과 공작물을 한 눈에 살펴볼 수 있도록 구성했다. 91

Disability & Employment 제25권 제1호(통권 86호) 2015. 2. [그림 11] 그물형 손목고정 보조기 (mesh network upper arm orthosis) [그림 12] 레스팅 핸드 스플린트 (Resting Hand Splint) [그림 13] 콕-업 스필린트 (Cock-up Splint) [그림 12]는 엄지와 나머지손가락의 거리가 떨어진 상태로 손과 손목이 기능적인 최적의 자세로 구 현되었고, 콕-업 스필린트(Cock-up Splint)의 경우는 손바닥의 원위부 횡단아치(distal transverse arch)를 받쳐주어 손목이 아래로 떨구어지지 않도록 지지하는 구조로 제작되었다[그림 13]. 92

04. 3D 프린팅 기술을 이용한 보조기 제작 기법 적용사례 연구 [그림 14]는 스플린트 팬에 의한 제작의 결과물로 3D 프린팅에 의한 방법과 기능적이거나 구조상 의 차이는 없지만 flare 처리를 위한 더 긴 길이의 모서리 부분 사용과 재단 시 적용되어 남아있는 치수의 흔적이 남아 있는 것이 육안으로도 쉽게 파악되는 것이 특징이다. [그림 14] 스플린트 팬 제작방식에 의한 결과물 Ⅲ. 연구 결과 1. 보조기 평가 (Orthotic Examination) 사용성 평가와 관련하여 본 연구를 위해 제작한 보조기가 기존의 보조기와 마찬가지로 그 쓰임이 적합한지를 resting hand splint, mesh network upper arm orthosis, cock-up splint를 대상으로 평가 하였다. 그 결과 손목을 잘 받쳐 주는지에 대한 항목과 모서리 부분의 flare처리에 대한 항목을 제외 하고 모두 만점을 받았다. finger immobilization orthosis, finger IP fixation orthosis의 경우도 점검 평가표에서 flare처리에 관한 항목을 제외하고 다른 항목들에서 만점에 해당하는 grade 5를 판정받았 다. 본문에서는 중복된 부분을 피하고자 예시로 resting hand splint에 대한 평가지만을 <표 1>를 통 해 제시하였다. 93

Disability & Employment 제25권 제1호(통권 86호) 2015. 2. Orthotic Checkout examination Position of resting hand splint: Functional position <표 1> 보조기 평가 (Orthotic Examination-resting hand splint) Name: patient. no.2 Date: 2014. 10. 11 Lt. hand & U/E Anti-deformity position Answer the following questions after the person wears the splint for 30minutes. ( Mark N/A for non-applicable situations.) Design Grade 1= beyond improvement, not acceptable 2= requires maximal improvement 3= requires moderate improvement 4= requires minimal improvement 5= requires no improvement Evaluation Areas Answer Grade 1. The MCP are at the correct angle. Yes No N/A 1 2 3 4 5 2. The thumb is an the correct position. Yes No N/A 1 2 3 4 5 3. The wrist has adequate support. Yes No N/A 1 2 3 4 5 4. The pan is wide enough for all the fingers. Yes No N/A 1 2 3 4 5 5. The length and thumb through is adequate. Yes No N/A 1 2 3 4 5 6. The splint is two-thirds the length of the forearm. Yes No N/A 1 2 3 4 5 7. The splint is half the width of the forearm. Yes No N/A 1 2 3 4 5 8. Arches of the hand are supported and maintained. Yes No N/A 1 2 3 4 5 Function 9. The splint completely immobilizes the wrist, fingers, and thumb. Yes No N/A 1 2 3 4 5 10. The splint is easy to apply and remove Straps. Yes No N/A 1 2 3 4 5 Straps 11. The straps are rounded. Yes No N/A 1 2 3 4 5 12. Straps are placed to adequately secure the hand/arm to the splint. Yes No N/A 1 2 3 4 5 Comfort 13. The edges are smooth with rounded corners. Yes No N/A 1 2 3 4 5 14. The proximal end is flared. Yes No N/A 1 2 3 4 5 15. The splint does not cause impingements or pressure areas. Yes No N/A 1 2 3 4 5 Cosmetic Appearance 16. The splint is free of fingerprints, dirt, and pencil or pen marks. Yes No N/A 1 2 3 4 5 17. The splint is smooth and free of buckles. Yes No N/A 1 2 3 4 5 Therapeutic Regimen 18. The person has been instructed in a schedule. Yes No N/A 19. Provided with splint precautions. Yes No N/A 20. The person demonstrates understanding of the education. Yes No N/A 21. Client/care-giver knows how to clean the splint. Yes No N/A 94

04. 3D 프린팅 기술을 이용한 보조기 제작 기법 적용사례 연구 2. 결과물 비교 각 출력물들을 제작 방법을 기준으로 소요 시간과 비용, 인장강도 등을 측정했다. 3D 프린팅 기법 을 통해 제작한 5가지 보조기들을 스캐닝, 모델링/렌더링, 3D프린팅 출력시간, 후처리공정, 총 소요 시간으로 단계적으로 측정된 값들을 <표 2>를 통해 제시 했다. 종래의 열가소성 수지를 이용한 방법 은 <표 3>에서 각 제작 절차에 따라 패턴제작, 재단, 열가소성 수지의 가열, 재료 몰딩, 재 가열 후 수정, 후처리공정의 6단계로 나누어 각 과정에 해당하는 소요시간과 비용을 제시했다. 인장강도의 경 우 재료가 동일하기 때문에 통일 되었다. finger IP fixation orthosis의 모델링 및 렌더링 시간이 크기자체가 작음에도 불구하고 다른 보조기 들에 비해 상대적으로 길게 측정된 것은 이 보조기의 경우에는 형상의 대부분을 직접 모델링해 주어 야 하는 특성 때문으로 조사되었다. mesh network upper arm orthosis의 후처리 공정이 비슷한 크 기의 wrist immobilization orthosis와 비교하여 상대적으로 긴 시간이 소요되는 것은 타공 및 그물구 조 하나하나에 후처리가 들어가기 때문으로 파악 되었다. 3D 프린팅 방법의 경우 실패하는 횟수가 없었지만 기존의 방법을 통한 제작에는 총 4회의 실수로 기존의 재료가 폐기 처분되었다. 폐기처분 된 재료는 재료비에 책정되지 않았다. 3D 프린팅의 경우 거의 모든 과정이 별도의 이동 없이 하나의 작업 공간에서 전산화로 이루어지 고 각 보조기가 저마다 다른 종류이며 두 제작 방법의 과정이 상이하여 1:1 대응방식의 정량적인 비 교가 어렵기 때문에 각 단계별 통계적 비교는 의미가 없을 뿐더러 불가능하여 4명의 제작자가 수행 한 각 보조기를 중심으로 소요된 시간과 비용의 합으로 비교하였다<표 4>. 인장강도는 방법과 보조 기 종류에 상관없이 3D 프린팅 방법이 평균 23,400 kgf/cm2으로 7,100 kgf/cm2의 물성을 보이는 폴리프 로필렌을 사용한 스플린트 보다 약 3배 더 강도가 우수했다. 95

Disability & Employment 제25권 제1호(통권 86호) 2015. 2. <표 2> 3D 프린팅 기법을 적용한 보조기 제작 결과 스캐닝 모델링 /렌더링 3D 프린팅 출력 시간 후처리공정 총소요 시간 비용 인장강도 단위: 분(m) 단위:만원 단위:kgf/cm2 resting hand splint 1 10 360 8 379 37 23,400 mesh network upper arm orthosis 1 20 290 28 339 20 23,400 제작자1 cock-up splint 1 15 410 12 438 39 23,400 finger IP fixation orthosis 1 34 180 6 221 7 23,400 finger immobilization orthosis 1 33 230 15 279 6 23,400 resting hand splint 1 12 360 10 383 37 23,400 mesh network upper arm orthosis 1 13 290 30 334 20 23,400 제작자2 cock-up splint 1 13 410 16 440 39 23,400 finger IP fixation orthosis 1 29 180 5 215 7 23,400 finger immobilization orthosis 1 17 230 18 266 6 23,400 resting hand splint 1 18 360 6 385 37 23,400 mesh network upper arm orthosis 1 18 290 23 332 20 23,400 제작자3 cock-up splint 1 29 410 25 465 39 23,400 finger IP fixation orthosis 1 40 180 5 226 7 23,400 finger immobilization orthosis 1 22 230 11 264 6 23,400 resting hand splint 1 13 360 3 377 37 23,400 mesh network upper arm orthosis 1 33 290 12 336 20 23,400 제작자4 cock-up splint 1 19 410 21 451 39 23,400 finger IP fixation orthosis 1 32 180 8 221 7 23,400 finger immobilization orthosis 1 25 230 14 270 6 23,400 96

04. 3D 프린팅 기술을 이용한 보조기 제작 기법 적용사례 연구 <표 3> 스플린트 팬을 이용한 보조기 제작 결과 패턴제작 재단 가열 몰딩 재가열 및 수정 후처리 공정 총소요시 간 비용 인장강도 단위: 분(m) 단위:만원 단위:kgf/cm2 resting hand splint 18 9 3 25 17 60 132 20 7,100 mesh network upper arm orthosis 32 45 3 32 34 70 216 18 7,100 제작자1 cock-up splint 24 8 3 17 13 41 106 20 7,100 finger IP fixation orthosis 10 20 3 7 28 12 80 5 7,100 finger immobilization orthosis 6 14 3 21 21 16 81 5 7,100 resting hand splint 12 8 3 23 26 45 117 20 7,100 mesh network upper arm orthosis 41 67 3 34 44 98 287 18 7,100 제작자2 cock-up splint 30 8 3 20 26 32 119 20 7,100 finger IP fixation orthosis 8 32 3 13 36 23 115 5 7,100 finger immobilization orthosis 11 32 3 29 34 13 122 5 7,100 resting hand splint 22 15 3 27 21 80 168 20 7,100 mesh network upper arm orthosis 38 56 3 55 55 68 275 18 7,100 제작자3 cock-up splint 17 16 3 15 34 43 128 20 7,100 finger IP fixation orthosis 11 40 3 11 43 11 119 5 7,100 finger immobilization orthosis 16 28 3 21 23 24 115 5 7,100 resting hand splint 34 19 3 35 24 86 201 20 7,100 mesh network upper arm orthosis 44 66 3 49 61 102 325 18 7,100 제작자4 cock-up splint 13 16 3 12 23 23 90 20 7,100 finger IP fixation orthosis 8 18 3 13 17 13 72 5 7,100 finger immobilization orthosis 19 13 3 13 18 37 103 5 7,100 97

Disability & Employment 제25권 제1호(통권 86호) 2015. 2. <표 4> 두 방법의 제작에 소요되는 시간과 비용 평균값 비교 소요시간(분) 비용(만원) 3D 프린팅 스플린트팬 3D 프린팅 스플린트팬 resting hand splint 381 154.5 37 20 mesh network upper arm orthosis 335.2 275.7 20 18 cock-up splint 448. 110.7 39 20 finger IP fixation orthosis 220.7 96.5 7 5 finger immobilization orthosis 269.7 105.2 6 5 resting hand splint mesh, network upper arm orthosis, cock-up splint, finger IP fixation orthosis, finger immobilization orthosis의 5가지 보조기 모두에서 소요시간과 비용이 3D 프린팅을 이용한 방법에 더 많은 시간과 비용이 사용되었다. 각 방법과 영역 당 소요시간과 비용의 합계에 제 작자의 수를 나누어 평균을 구해 제시했으며, 전체적으로 소요시간의 차이는 합계 3650분이며 기존 의 방법이 평균 730분 덜 소요되었다. 제작 비용적 측면에서는 3D프린팅에 요구되는 비용이 기존 방 법에 비하여 164만원 더 소요되었고 전체 보조기 평균 32.8만원이 더 필요했다. Ⅳ. 결론 및 제언 본 연구에서는 3D 프린팅 기술을 이용하여 보조기를 제작하는 구체적인 방법과 실제적인 프로세 스를 개발하여 의료 인력이나 관계자들이 보조기를 필요로 하는 각 장애인의 특성에 맞춤 설계가 용 이하도록 도모하고 복잡한 보조기 유통구조와 취약한 국내 복지기구의 한계를 극복하고자 연구를 진 행하였다. 최신 기술을 적용한 실험연구를 통하여 기존의 문제점이 개선될 수 있도록 정확한 공정기 술절차에 중점을 두고 그 과정을 규명하고 이를 기존의 방법과 비교하고자 했다. 그간 한국의 보조기 시장은 유통 구조나 제한적인 지급 과정은 물론 전달체계가 영세하고 전문성 이 떨어지며 특히 한정된 지급품목과 장애인 맞춤형 보조기 혹은 보조기구의 제작이 미비한 점이 지 적되어 왔다(권성진, 2012). 3D 프린팅 기술은 이에 대한 대비책이 될 것으로 전망되며 이미 국외에 서는 저렴한 가격과 신속하게 조형할 수 있는 장점이 맞물려 의지 및 보조기 제작의 대안으로 대두 되고 있다. 그동안 국외에서 의료분야에 3D 프린팅 기술이 성공적으로 적용 된 사례는 여러 차례 보고가 되 어 왔다. 의료진이나 제작자가 협소한 사무실 공간에서도 충분히 필요한 보조기 제품을 생산할 수 있 게 되었다(Atala et al., 2012; Fielding et al., 2012). 캐스팅을 이용한 하지보조기 제작(Bassoli, 98

04. 3D 프린팅 기술을 이용한 보조기 제작 기법 적용사례 연구 Gatto, Iuliano, & Violante, 2007; Telfer et al., 2012)과 조직공학에서 스캐폴드를 제작(Lam, Mo, Teoh, & Hutmacher, 2002)한 연구가 있었고, 삽관을 위한 외부기도 성형(Zopf et al., 2014; Zopf, Nelson, Ohye, & Green, 2013)과 안과 모형제작에 연구진이 개발한 자체 프로세스(Schubert, Langeveld, & Donoso, 2014)를 보고한 사례도 있었다. 그러나 지금까지 국내에서 이 기술을 이용하 여 장애인이 필요로 하는 보조기를 제작한 전문적이고 학술적인 연구가 전무했고 제작관련 절차나 프로토콜 등이 보고되지 않았다. 본 연구의 결과에 의하면 비용과 시간이 기존의 방법에 비하여 큰 차이를 보이며 그 소모성을 나 타냈다. 장점으로는 기존의 제작방식이 고객의 신체정보와 요구하는 규격을 직접 트레싱지에서 본을 뜨거나 줄자 등으로 수기로 측정하였다면 3D 프린트는 단시간에 3D 스캐닝만으로 전산화된 정보로 같은 결과를 획득할 수 있다. 또한, 직업적인 측면에서 볼 때, 기존의 방법이 앉았다 일어 섰다를 반 복해야하는 등 신체적 활동이 많이 요구되고 뜨거운 물체를 조작해야하는 위험성이 내포된 것에 비 해 새로운 방법은 책상 위에서 이루어지는 작업(on-desk task)으로서 주로 컴퓨터 프로그램을 다루는 업무가 많기 때문에(Negi et al., 2014) 장애인들의 고용현장에서 보조기 제작자로서 큰 가능성과 기 대를 도모할 수 있을 것으로 판단된다. 유통의 관점에서는 3D 프린트를 이용하여 보조기를 제작할 경우 기존 유통구조상 한 달이 걸릴 수 도 있는 제작기간을 하루로 앞당길 수 있을 정도로 반응성이 높다. 병원이나 가정에 직접 방문하여 치수를 측정 후 회사로 돌아가 필요한 재료와 장비를 가지고 다시 방문할 필요 없이 최초 1회 방문에 이루어지는 20-30초정도의 스캐닝 과정을 통한 파일만을 획 득하여 재방문시기에 곧바로 완성된 보조기를 고객에게 제공 할 수 있을 것이다. 유지보수의 측면에 서도 동일한 그래픽 데이터로 출력과정만 거치면 가능하기 때문에 고장이나 파손 시 즉각적으로 구 현해 낼 수 있어 장애인 편의성이 향상될 수 있고, 소요되는 비용과 보조기를 착용하기 까지 장애인 이 거쳐야 되는 절차가 혁신적으로 감소될 수 있다. 장애인의 가정에 3D 프린터기가 있다면 종래 저 장해 두었던 파일을 출력만 하면 되기 때문에 편의성이 증가될 것으로 전망된다. 종래 방법에서 제기 되었던 문제들에 대한 대안으로서 기능할 것으로도 기대된다. 뜨거운 온도가 신체에 직접 적용되지 않으며, 수분을 포함하지 않아 상처여부에 상관없으며, 미숙련된 제작자가 실패를 보이는 부분이 주 로 신체표면에 맞도록 성형하는 과정에서 일어난다는 사실을 감안하면 이미 스캐닝 과정에서 성형정 보가 확보되기 때문이다. 기존의 보조기 평가지를 이용한 평가서에서 flare항목에서 낮은 점수를 받은 부분은 공작물이 원래 부터 모델링 과정에서 둥근 형상으로 모서리가 제작되었기 때문에 flare처리의 필요가 없으므로 이것 이 보조기를 하향 평가하는 척도로 간주되기는 어렵다. 손목을 적합하게 받쳐주는 역할에서 5점을 받지 못한 부분은 모델링과정에서 조금 더 수정을 가해야 할 필요가 있다고 본다. 그리고 전체 제작 자의 3D 프린팅 적용에 따른 편차가 큰 것은 주로 소프트웨어 프로그램사용의 미숙으로 인한 이유가 가장 많이 보고되었고, 특히, 제작자 1의 경우는 그래픽 프로그램 모델링 과정에서 액세스 위치를 처 99

Disability & Employment 제25권 제1호(통권 86호) 2015. 2. 음부터 잘못 잡은 결과 일부 파트를 다시 제작해야하는 일이 발생하여 가장 긴 시간이 소요된 것으 로 나타났다. 좀 더 질적인 보조기 평가가 이루어지기 위해서는 더 많은 제작자를 대상으로 충분한 도구 사용에 대한 교육 후 이루어져야 할 것이다. 3D 프린팅의 기술 실험을 통한 사례적용을 진행한 본 연구의 결과가 장애인을 위한 보조기 나 보 조기기의 제작에 본격적으로 적용될 수 있는 계기가 마련될 것으로 예상한다. 그러나 기존의 방법이 폄하되는 일은 없어야 할 것이다. 본 연구에서는 5가지 종류의 보조기에 한정하여 제작하였지만 이 기술적 측면은 다양한 보조기의 제작에 공통적으로 적용될 수 있는 공정이라 할 수 있다. 본 적용사례 연구는 전 과정이 연구윤리 심의위원회의 관리감독과 승인아래 이루어졌다. 후속연구 에 의해서 보조기에 대한 공작물의 기술적 평가와 좀 더 많은 집단을 대상으로 비교연구가 이루어져 야 할 것이다. 100

04. 3D 프린팅 기술을 이용한 보조기 제작 기법 적용사례 연구 참고문헌 권성진, 박지연 (2012). 장애인보조기구산업 실태조사 연구. 장애와 고용, 22(4), 5-31 이근민, 전영환 (2007). 장애인 고용에서의 보조공학 효과분석. 재활복지, 11(3), 27-55. 오길승 (2007). 우리나라 보조테크놀로지 분야의 현황 및 발전방향. 장애와 고용, 17(2), 5-29. 고등영 외 (2013). 보조공학 총론. 서울: 학지사. 이용복 외 (2010). 2009 장애인 보조기구 인프라 구축 사업. 한국장애인개발원. Atala, A., Kasper, F. K., & Mikos, A. G. (2012). Engineering Complex tissues. Sci Transl Med, 14, 162-212. Anderson, D. M., Keith, J., Patricia, D., Michelle, A. (2005). Mosby s medical, Nursing and allied health dictionary, St. Louis: Mosby. Bassoli, E., Gatto, A., Iuliano, L., Violante, M. G. (2007). 3D printing technique applied to rapid casting. Rapid Prototyping, 13(3), 148-155. Cooper, R. A., Ohnabe, H., Hobson, D. A. (2006). An Introduction to Rehabilitation Engineering. Boca Raton, Florida: CRC Press. Fielding, G. A., Bandyopadhyay, A., & Bose, S. (2012). Effects of silica and zinc oxide doping onmechanical and biological properties of 3D printed tricalcium phosphate tissue engineering scaffolds. Dent Mater, 28, 113-122. Jacobs, M. A., & Austin, N. M. (2013). Orthotic intervention for the hand and extremity: splinting principles and process(2nd ed). Philadelphia, PL: Lippincott Williams&Willkins. Kim, G. (2014). 3D Printing Industry: Technology, Market and Opportunity. Business Consulting, 14(1), 265-285. Lam, C. X. F., Mo, X. M., Teoh, S. H., Hutmacher, D. W. (2002). Scaffold development using 3D printing with a starch-based polymer. Materials Science and Engineering: 20(1), 49-56. Mount, L. (1992). Splint Classification system, New York: American Society of Hand Therapists. Noble, P. C., Alexander, J. W., Lindahl, L. J., Nalty, T., & Tullos, H. S. (1988). The anatomic basis of femoral component design. Clinical Orthopaedics and Related Research, 235, 148-65. Negi, S., Dhiman, S., & Sharma, R. K. (2014). Basis and applications of rapid prototyping medical models. Rapid Prototyping Journal, 20(3), 256-267. Palousek, D., Rosicky, F., Koutny, D., Stoklasek, P., & Navrat, T. (2014). Pilot study of the 101

Disability & Employment 제25권 제1호(통권 86호) 2015. 2. wrist orthosis design process. Rapid Prototyping Journal, 20(1), 27-32. Rahmati, S., Abbaszadeh, F., & Farahmand, F. (2012). An improved methodology for design of custom-made hip prostheses to be fabricated using additive manufacturing technologies. Rapid Prototyping Journal, 18(5), 389-400. Schubert, C. M. C., Langeveld, V., Donoso, L. A. (2014). Innovations in 3D printing: a 3D overview from optics to organs. British Journal of Ophthalmology, 98(1), 159-161. Telfer, S., Pallari, J., Munguia, J., Dalgarno, K., McGeough, M., Woodburn, J. (2012). Embracing additive manufacture: implications for foot and ankle orthosis design. Musculoskeletal Disorders, 13(1), 84-111. Yun, S. H. (2013). A Study on Manufacturing Personal Ornaments Using Personal Portable 3D Printer Focused on Method to Use Ottchil. Study of Basic Design and Art, 14(5), 299-308. Zopf, D. A., Flanagan, C. L., Wheeler, M. S., Hollister, J., Green, G. E. (2014). Treatment of Severe Porcine Tracheomalacia With a 3-Dimensionally Printed, Bioresorbable, External Airway Splint. Otolaryngol Head Neck Surgery, 140(1), 66-71. Zopf, D. A., Nelson, M. E., Ohye, R. G., Green, G. E. (2013). Bioresorbable Airway Splint Created with a Three-Dimensional Printer. The New England Journal of Medicine, 368(21), 2043-2045. 102

04. 3D 프린팅 기술을 이용한 보조기 제작 기법 적용사례 연구 A study on the Case of Developing Manufacturing Techniques for Orthosis using 3D Printing Technology : Focusing on Comparative Study with using the Splint Pan Heo Seo-yoon (Ph.D Course, Dept. of Rehabilitation Science, Inje University) 2) Abstract This study is aimed at developing manufacturing techniques for making orthotic devices using 3D printing technology to prevent previous problems that have been exposed from splint pan method. Infrared ray-based 3D scanning and conventional body size measurement process was conducted. Modeling and rendering tasks were performed using Autodesk 3DS Max program. We used NETFABB to save the data as a STL file and Creater K to control graphics and G-code transformation. Post processing and strapped process were carried out for final printed matter. Orthotic Checkout Examination for figure out the examination of devices and also usability evaluations. 4 fabricator made 5 types of orthosis using both methods. The results showed that the 3D printing technology method(23,400 kgf/cm2) indicated 3 times tensile strength stronger than conventional method (7,100kgf/cm2), but needed 730 minutes and 320,000won more than the other method. Fabricated with 3D printing technology for the orthosis could overcome previous problems and be the proper method to intervene and compensate with previous problems related to orthosis in Korea. Key words : Orthosis, 3D Printer, 3D scanner, Assistive Device *** 투고일 : 2014. 12. 31. 심사기간 : 2015. 1. 9. ~ 2. 2. 게재확정일 : 2015. 2. 5. 103