A study of body shapes to design clothing for wheelchair users Kwangae Park 1, Jangwoon Park 1, Chungeun Yang 2, Heecheon You 1 1 Department of Industrial and Management Engineering, POSTECH, Pohang, Korea 2 Department of Fashion Design, Catholic University of Daegu, Korea ABSTRACT Background: 비장애인의선자세를기준으로제작된기성복은휠체어사용자의신체적특성이반영되어있지않음으로인해사이즈뿐만아니라형태적인면에서도잘맞지않아의복착용에불편함이있는것으로나타났다. Objective: 본연구는휠체어사용자의의복설계에서휠체어사용자의인체적합성을높이기위하여남성장애인의체형의특성을파악하고자한다. Method: 휠체어를사용하는성인남성장애인 144명을대상으로상반신체형분석에필요한 14항목을측정하였고, 인체의측면사진을촬영하여귀구슬점에서수직으로내린기준선과목뒤점, 목앞점, 가슴돌출점, 등돌출점, 배돌출점을기준점으로설정하여두께 9항목, 각도 8항목, 계산항목 5항목분석하여휠체어장애인의측면형태를파악하였다. Results: 드롭치수에의한휠체어사용자의상반신체형분류에서보통체형 (A) 이가장많은분포를나타냈고역삼각형 (Y) 이가장적은분포를나타냈다. 측면사진분석에서는휠체어사용자의측면체형을 4개로유형화하였다. 귀구슬점기준선으로앞뒤의두께가비슷한 H형, 등이굽고목이앞으로경사지며앞면이밋밋한형, 등이굽고배가심하게돌출된 6형, 등면의상부가굴신이면서아래배가많이나온 S형으로분류되었다. Conclusion: 휠체어사용자의측면체형분석결과휠체어에앉는자세에따라체형의차이가상이한것으로나타났다. Application: 휠체어사용자의앉은자세에서체형의연구는맞음새를높일수있는맞춤형의복설계에유용하게활용될것으로기대된다. Keywords: 휠체어사용자, 인체측정, 측면체형, 인체적합성, 의복설계 1. Introduction 휠체어를사용하는장애인은선천적후천적인질병과사고로인하여하지절단, 하반신마비로휠체어에의존하게됨으로써대부분의시간을앉은자세로보내고, 휠체어바퀴를항상돌리게됨으로써신체적인변화가많이나타난다. 선행연구에서장기간휠체어사용으로진동둘레, 위팔둘레, 어깨길이, 가슴둘레등상반신이발달하고, 하반신은마비로인한운동부족으로하지는왜소해지며, 복부가비만해지는경향이있는것으로나타났다. 비장애인의체형과비교연구에서는 휠체어장애인이대체로큰경향을보여주었고, 척추가앞으로구부러짐으로앞중심길이는짧고, 넙다리둘레, 종아리최소둘레등하지항목은비장애인보다왜소한것으로나타났다 ( 박광애, 2010). 이러한신체적인특성으로인하여비장애인의선자세를기준으로제작된기성복은휠체어장애인에적합하지않음을알수있다. Quinn, M.D., & Chase, R. W.(1990) 은휠체어사용자가기성복을착용하면뒷길이는당겨올라가고앞길이는남아주름지며, 견갑골이앞으로굽혀지기때문에뒷목둘레가당겨불편을느끼게된다고한다 ( 그림 1). 상반신의수평크기를나타내는항목에서 1
방법으로정면과측면체형을분류하고있다. 우리나라 KS 규격에서는드롭치수 ( 가슴둘레- 배둘레 ) 에의해남성의체형을배가나온체형 (BB), 허리가굵은체형 (B), 보통체형 (A), 역삼각형 (Y) 으로분류하고있다. 휠체어장애인성인남성의대부분이사고나질병으로인한중도장애로 KS 규격에의한체형분류 그림 1. 휠체어사용자의의복착용예휠체어장애인은각개인마다장애특성이다양해서불특정다수를대상으로하는기성복으로는장애인의신체적특성을커버하기에많은문제가있다. 반면개별적인맞춤복제작은휠체어장애인의개인적특성을반영할수있는장점이있으나생산비용이높아열악한경제적환경에있는대부분의장애인에게는비현실적임으로파악되고있어휠체어사용자를위한의복환경개선을위한연구가절실히필요하다. 대량맞춤생산 (mass customization) 은저렴한대량생산 (mass production) 과소비자개인적특성을반영한맞춤 (customization) 의두가지의미가융합된것으로써휠체어장애인를위한의복개발에있어적절한생산방식으로활용될수있을것이다. 즉휠체어장애인의신체적장애특성, 의복의기능적, 심미적, 경제적요소등을종합적으로고려하여각개별적으로의복착용의만족을높일수있는의복맞춤생산시스템개발은휠체어장애인의 방법인드롭치수에의해체형을분류하는것은의류치수체계를설정할때유용하게활용할수있을것으로판단된다. 또한의복착용시인체적합성이높은의복설계를위해서는자세에의한측면체형이중요한요소인데 ( 권숙희 ; 1997), 일반적인측면체형연구로는사진촬영에서얻어진자료에서신체의앞뒤두께차이, 각도, 신체높이등간접측정치수를수집하여형태적인요인을분석함으로써체형을구분한다 ( 정재은 ; 2000, 곽연신 ; 2004). 휠체어장애인은앉은자세에의해다양한측면형태를나타냄으로휠체어장애인의인체적합성이높은의복설계를위해측면체형의특성을분석할필요가있다. 따라서본연구에서는휠체어장애인의인체측정자료를사용하여드롭치수에의한정면체형을분류하고, 측면사진에의해수집된간접측정치를분석함으로써휠체어장애인의측면의체형을분류하고체형의특성을파악하고자한다. 또한정면과측면의체형을조합하여맞춤설계시스템에필요한대표체형을도출하고자한다. 열악한의복환경을다소해결할수있을 것으로판단된다. 대량생산맞춤생산시스템설계를위해우선, 휠체어장애인의체형분류가선행되어야한다. 체형분류는다양한방법으로시도되고있는데보편적으로시각적인방법과통계적인 2 2.1. 연구대상 2. Method 본연구는휠체어를사용하는성인남자장
애인 (20세에서 65세 ) 을대상으로휠체어배드민턴, 농구, 탁구, 사격등재활, 여가활동및선수생활을하고있는휠체어장애인 162명에대하여인체측정과측면사진촬영을실시하였다. 분석이어려운사진은제외하여 144명에대한측정치를분석자료로사용하였다. 2.2. 연구항목휠체어사용자는선자세를취할수없기때문에휠체어에평소앉는자세를취한후인체측정학적자세를기본으로인체측정하였다. 인체측정시오른쪽을기준으로하지만피측정자의장애원인으로좌우의크기가다를경우큰부위를측정하였다. 측면사진촬영에서는휠체어에앉은자세에서팔은자연스럽게내리게한후눈의시선은정면을바라보게하였다. 카메라에서벽면까지의거리는 4100mm로하였고, 10mm 간격의수직수평선이그려진바탕지를뒤배경으로하여휠체어를벽면에바싹붙여촬영하도록하였다. 높이는평균적으로피사체의가슴부위에카메라중심이되도록하여 900mm에고정하여설치하였다. 휠체어장애인의상반신체형분석을위하여둘레항목 5항목, 길이항목 9개로총 14항목을측정하였고, 인체의측면사진을촬영하여귀구슬점에서수직으로내린기준선과목뒤점, 목앞점, 가슴돌출점, 등돌출점, 배돌출점을기준점으로설정하여두께 9항목, 각도 8항목을분석하여 간접측정 길이항목 두께항목 각도항목 어깨길이어깨가쪽사이길이, 위팔길이, 팔길이, 등길이, 목옆젖꼭지허리둘레선길이 목뒤점두께 ( 앞 ) 목뒤점두께 ( 뒤 ) 목앞점두께 ( 앞 ) 목앞점두께 ( 뒤 ) 등돌출두께 ( 앞 ) 등돌출두께 ( 뒤 ) 가슴돌출두께 ( 앞 ) 가슴돌출두께 ( 뒤 ) 배돌출두께 ( 앞 ) 배돌출두께 ( 앞 )-가슴돌출두께( 앞 ) 목뒤접선각 ( 목뒤점 ~ 등접선면 ) 등면상부각 ( 목뒤점 ~ 등돌출점 ) 등면하부각 ( 허리뒤점 ~ 등돌출점 ) 가슴상부접선각 ( 목앞점 ~ 가슴접선면 ) 가슴상부각 ( 목앞점 ~ 가슴돌출점 ) 가슴하부각 ( 배돌출점 ~ 가슴돌출점 ) 목뒤점과목앞점연결각가슴돌출점과등돌출점연결각 2.2. 연구내용및분석방법 첫째, 휠체어사용자 144 명에대한직접인체 측정치수를사용하여드롭치수 (KS 규격에의한 체형구분방법 ) 에의해체형을구분하였다. 둘 째, 측면사진촬영자료에서 Matlab (R2011a,Mathworksinc., USA) 에의한자동 측정프로그램을개발하여간접측정치를수집 하였다. 셋째, 측면체형의형태요인을추출하 기위해요인분석을실시하였다. 넷째, dendrogram 을이용하여체형의군집수를결 정하고요인점수에의한군집의특성을파악하 였다. 다섯째, 드롭치수에의한정면체형과간 접측정치수에의한측면체형의조합에의해대 표체형을선정하였다 3. Results 휠체어장애인의측면형태를파악하였다 (Table 1 참조 ).. 3.1. 드롭치수에의한휠체어장애인체형구분 직접측정 둘레항목 Table 1. 측정항목 측정항목 앉은목둘레, 앉은가슴둘레, 앉은배꼽수준둘레, 앉은엉덩이사선둘레, 위팔둘레 3 휠체어성인남성장애인 144 명에대해 직접측정한인체치수를토대로우리나라 KS 규격의체형구분방법 ( 드롭치수 ) 을적용하여 분석한결과는 Table 2 와같다. 드롭치수에
의한체형구분에서휠체어장애인은보통체형 (A) 이가장많이분포되었고역삼각형체형 (Y) 이가장적은분포를나타냈다. 정재은 (2002) 의연구에서는비장애인성인남성의경우역삼각형 (Y) 의체형의분포가 시사하고있다. 또한배가나온체형의드롭치수평균이 1.2cm 로비장애인의드롭치수 3.6cm 보다작게나타났다. 즉휠체어장애인의의복설계할때복부비만을고려하여배둘레의치수를설정해야할것으로판단된다. 가장많은것으로나타났는데, 이는휠체어 장애인은비장애인보다복부비만이많음을 Table 2. 드롭치수에의한휠체어장애인의체형분포 기준 우리나라남성의류사이즈체계 체형구분 휠체어장애인 Drop 평균 ( 범위 ) 비장애인 Drop 평균 ( 범위 ) 빈도 (%) 배가나온체형 (BB) 1.2(-8.2 ~6.9) 3.6(-8.2 ~6.9) 36(25) 허리가굵은체형 (B) 9.8(7.0~12.9) 10.3(7.0~12.9) 32(22) 보통체형 (A) 15(13~18.3) 15.6(13~18.3) 50(34) 역삼각형 (Y) 21(18.4~32.2) 21(18.4~32.2) 26(19) 측정자료와측면체형파악에서고려되는 3.2 휠체어장애인의측면체형요인분석휠체어를사용하는성인남자장애인의측면형태의특성을나타내는요인을도출하기위해 141 명의측면사진에의해수집된 등길이와앞길이차이를 ( 곽연신, 2004) 추가하여요인분석을실시하였다. 요인분석결과휠체어장애인의측면형태를효과적으로설명할수있는요인수는 6 개로나타났고총설명변량은 86.7% 이다 (Table 3 참조 ). 구분 Table 3. 요인분석결과 Factor1 Factor2 Factor3 Factor4 Factor5 Factor6 등면두께및목기울기 앞뒤허리형태 등돌출위치 4 등면상부형태 가슴상부형태 등, 앞면의길이차이 목앞점 (L) 0.975 0.003-0.028 0.138-0.015 0.109 등돌출점 (L) 0.832 0.02-0.136 0.212-0.413 0.163 가슴돌출점 (L) 0.834 0.009 0.097 0.205-0.446 0.115 목뒤점과목앞점연결각 0.647 0-0.087 0.093-0.225 0.144 가슴하부각 -0.022 0.944-0.022-0.091 0.033 0.228 배돌출가슴돌출차 0.068 0.909-0.171-0.122-0.052 0.049 등면하부각 -0.087 0.611-0.278-0.021 0.099 0.027 가슴 - 등돌출점연결각 0.002 0.18-0.968-0.063 0.007 0.091 목뒤접선각 0.25-0.174 0.079 0.939-0.128 0.045 등면상부각 0.421-0.02-0.507 0.531-0.159 0.121 가슴상부각 -0.456 0.013 0.014-0.155 0.855-0.129 등길이앞길이차 0.23 0.236-0.114 0.064-0.12 0.924 고유치 3.2687 2.211 1.3569 1.3339 1.2218 1.0227
설명변량 (%) 27.2 18.4 11.3 11.1 10.2 8.5 누적변량 (%) 27.2 45.6 56.9 68 78.2 86.7 + 인자부하량이 0,5 이상은음영으로표시하였다. 묶어주는군집분석을실시하였다. 군집의 3.2 군집분석을통한측면체형의분류 개수는 Semi-partial R 2, R 2 와 dendrogram 을 요인분석결과도출된요인점수를이용하여 이용하여 4 개로결정하였다 ( 그림 2 참조 ). 유사한특성을지닌자료들을하나의그룹으로 그림 2. 휠체어장애인의측면체형의군집수결정 요인점수를이용하여휠체어장애인의측면체형을군집분석한결과는 Table 4 와같다. 유형 1 은등면의두께가비교적작고, 등의상부의굴신이심하며배의아래부분이나와있는체형으로앞길이가등길이보다다른체형에비해큰체형이다. 유형 2 는등면의두께가큰반면앞면이밋밋하고등면의굴곡이크고기준선이앞으로치우쳐져있는체형이다. 등의굴신으로등길이가 유형에비해가장바른형태로앞뒤의두께가비슷하며배가나오지않은체형이며, 등길이와앞길이의차이가비교적적다. 유형 4 는등면의두께가크고가슴하부의형태가가장큰형태로배가많이나온체형이다. 등길이와앞길이의차이가가장큰형태로등이앞으로많이구부러진체형으로여겨진다. Table 4 는유형별체형의특성과정의를나타내었다. 앞길이보다큰형태이다. 유형 3 은다른 구분 Table 3. 휠체어장애인측면체형군집분석결과 Factor1 Factor2 Factor3 Factor4 Factor5 Factor6 등면두께및목기울기 앞뒤허리형태 등돌출위치 등면상부형태 가슴상부형태 등, 앞면의길이차이 빈도 (%) 유형 1-0.16592 0.06325-1.21762 0.85018 0.01212-0.36265 24(17) 유형 2 0.18397-1.02063 0.64961 0.76486-0.67787 0.15628 21(15) 유형 3-0.021675-0.237892 0.146649-0.59704 0.615289-0.196399 61(42) 유형 4 0.037921 0.905962 0.174622-0.001236-0.620744 0.457946 38(26) 5
Table 3. 휠체어장애인측면체형분류및특성 구분체형분류체형특성 유형 1 S 형 등면상부의두께는작으나등면의상부굴신이있는형태 배를앞으로내민형태로앞길이가등길이보다가장큰체형 유형 2 형 등면의두께가큰반면배돌출이없고가슴이밋밋한형태 등면의상부에서굴곡이크고, 기울기가앞으로치우친형태 등의굴신으로등길이가앞길이보다큰형태 유형 3 H 형 등면과앞면의두께가비슷하고, 배가나오지않으며, 허리가바른체형 가슴이다른체형에비해가장발달하고 등길이와앞길이의차이가비교적적은체형 유형 4 6 형 등면의절대두께가크고, 기준선이앞으로치우친형태 가슴하부형태의요인값이가장크므로배가많이나온형태 등돌출점이약간아래에위치해있어등면이둥근형태 등길이와앞면의길이차이가가장큰체형으로앞으로많이구부러진형태 드롭치수에의해분류한휠체어장애인의체형과측면체형을조합한결과는 Table 4 와같다. 배가많이나온체형 (BB) 은측면체형 6 형의분포가가장많았고, 허리가굵은체형 (B) 과보통체형은측면체형 H 형의분포가가장많았다. 측면체형 S 형은보통체형 (A) 의 이상의결과를통해본연구에서는휠체어빈도분포를고려하여장애인의대표체형을선정하였다. 드롭치수에의한대표체형은보통체형 (A) 을기본으로하였고, 측면체형에서는 H 형을기본으로하였다. 각체형의조합에서출현빈도가높은 BB/6, B/H, 분포가많았고, 측면체형 H 형은정면체형의 각유형에골고루나타났다. A/H, Y/H, A/S, BB/H, Y/ 대표체형으로선정하였다. 등 7 체형을 Table 4. 드롭치수에의한체형과측면체형의조합결과 구분 측면체형 S 형형 H 형 6 형 빈도 (%) 배가많이나온체형 (BB) 1(0.69) 2(1.39) 8(5.56) 25(17.36) 36(25%) Drop 치수에의한체형 허리가굵은체형 (B) 3(2.08) 4(2.78) 21(14.58) 4(2.78) 32(22%) 보통체형 (A) 16(11.11) 7(4.86) 20(13.89) 7(4.86) 50(34%) 역삼각체형 (Y) 4(2.28) 8(5.56) 12(8.33) 2(1.39) 26(18%) 빈도 (%) 24(17%) 21(15%) 61(42%) 38(26%) 144(100%) +5% 이상의분포를나타낸체형은음영으로표시하였다. 6
4. Conclusion 측면사진자료에서수집된간접측정자료에 대한분석결과휠체어장애인의상반신의 형태적특성을구성하고있는 6 개의요인을 오랜시간휠체어에의존하는장애인은상당부분신체적인변화가일어난다. 휠체어바퀴를돌림으로인해상반신의수평크기를나타내는목둘레, 가슴둘레, 어깨길이, 겨드랑앞벽사이길이, 겨드랑뒤벽사이길이등이발달하고, 하반신마비, 또는절단으로인해운동부족으로복부가비만해지는경향이있다. 또척수장애은허리의힘부족으로등이앞으로구부러지는경우도있다. 따라서비장애인의선자세를기준으로제작된기성복은대부분의시간을앉은자세로보내는휠체어장애인의신체특성을커버하기에는문제가있다. 그럼에도휠체어장애인의특성이반영된의복이없기때문에대부분의휠체어장애인은불편하지만기성복을착용하는실정이다 ( 박광애, 2009). 휠체어장애인은각자장애의특성이다양하여불특정다수를위해생산되는기성복보다는개별맞춤의의복이적합하나, 생산비용이고가이어서장애인의경제적조건에적합하지않는한계점이있다. 의복대량맞춤생산 (mass customazition) 은각개인의특성을반영하는개별맞춤방식과저비용의대량생산방식의융합으로휠체어장애인의의복개발에적절히활용수있을것으로기대된다. 본연구에서는우리나라 KS 규격에서 선정하였다. 요인점수를이용하여군집분석한결과휠체어장애인의측면체형을 4 개의유형으로분류하였다. 정면체형과측면체형의조합에서배가많이나온체형 (BB) 과측면체형 6 형이가장많은분포를나타냈고, 허리가굵은체형 (B)/ 측면 H 형, 보통체형 (A)/ 측면 H 형, 보통체형 (A)/ 측면 S 형으순으로분포를나냈다. 이상의분석결과를바탕으로출현빈도가높은체형을고려하여대표체형 7 개를선정하였는데이는의복대량맞춤생산시스템설계에유용한정보로활용될수있을것으로기대된다. 본연구의추후연구로각대표체형을세분화하여인체치수를파악하고각대표체형중기준치수를설정하여마스터패턴제작을실시함으로써세분화된인체치수검증하고자한다. 또한휠체어장애인의형태적신체특성을커버할수있는패턴을연구하여인체적합성이높은맞춤생산시스템을설계하고자한다. Acknowledgements This work was supported by the National Research Foundation of Korea Grant funded by the Korean Government. (NRF-2012-S1A5A2A-034716) 상의용의류제작에필요한체형분류방법인 드롭치수를이용하여휠체어장애인성인남성의체형을 4 개로분류하였다. 즉배가많이나온체형 (BB), 허리가굵은체형 (B), 보통체형 (A), 역삼각형 (Y) 으로분류되었는데, 이중보통체형 (A) 의빈도가가장많았다. 7 References Kwak, Y. S., Kim, A. R. (2004). A study on the size Changes of Men in the 20 s. Journal of Korean Society of Costume, 54(2). 149-165
Kwon, S. H. (1997). Classification and Analysis of the Somatotype through Side View Silhouette of the whole body by Multivariate Method. Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles, 21(7). 1227-1235., 1227-1235. Park. K. A., Kwon, Y. A. (2009). Classification of body types of male wheelchair users. Journal of Korean Society Clothing Industry, 11(4), 621-632. Park. K. A., Sung, O. k. (2010). A Study on the Upper Garment Sizing System for Disabled Men using Wheelchair-compared study with the Sizing System of Germany-. Journal of Korean Society Clothing Industry, 12(4), 477-486. Seong, D. H., Jung, E.S. (2005). A Multivariate Statistical Approach to the Categorization of Body Types for Korean Adults. Journal of the Ergonomics Society of Korea, 24(4), 39-46. Jung, J. E. (2002). Classification of Men s Somatotype According to Body Shape and Size(Part II) Classification of Side View and Compound of front and Side View-. Journal of Korean Society of Clothing and Textile, 26(9/10), 1443-1454. Author listings Kwangae Park: liebpark@naver.com Highest degree: Ph. D., Department of Fashion Design, Sungkyunkwan University Position title: Post-doctoral research associate, Department of Industrial & Management Engineering, POSTECH Areas of interest: Analysis of Body Type, Clothing Pattern Design, Pattern CAD Jangwoon Park: parkjw@postech.ac.kr Highest degree: Ph.D., Department of Industrial & Management Engineering, POSTECH Position title: Post-doctoral research associate, Department of Industrial & Management Engineering, POSTECH Areas of interest: User-centered product design & development, anthropometric and biomechanical methods for product design, digital human modeling & simulation, usability testing, automobile ergonomics, affective engineering Chungeun Yang: chungeuny@cu.ac.kr Highest degree: Ph. D., Department of Fashion Design, Sungkyunkwan University Position title: Associate professor, Department of Fashion Design, Catholic University of Daegu Areas of interest: Draping, Clothing Pattern Design, Analysis of Body Type Heecheon You: hcyou@postech.ac.kr Highest degree: Ph.D., Industrial Engineering, Pennsylvania State University Position title: Associate professor, Department of Industrial & Management Engineering, POSTECH Areas of interest: Ergonomic product design & development, user interface design & evaluation, digital human modeling & simulation, human performance & workload assessment, workrelated musculoskeletal disorders (WMSDs) prevention, usability testing 8