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[ 대한인간공학회 ]
경사로의 기울기와 높이에 따른
휠체어 사용자의 사용성 및 생리적 특성 분석
2010. 05. 15.
POSTECH HSD Lab
김충식, 이동훈, 이지혜, 권성혁, 정민근
Contents
 서론
 연구 배경
 관련 연구
 연구 목적
 연구 방법
 피실험자
 실험 디자인
 실험 장비
 실험 절차
 결과 및 토의
 결론
POSTECH
Human System Design Laboratory
0
서론
POSTECH
Human System Design Laboratory
1
서론
POSTECH
Human System Design Laboratory
2
서론
3
너비
표면길이
높이
기울기(높이:밑면길이)
1:6 ~ 1:6.7
Elmer (1957), Canale et al. (1991)
1:10
Walter (1971)
1:12
장애인, 노인, 임산부 등의 편의 증진 보장에 관한 법률 (1997)
1:16 ~ 1:20
Steinfeld et al. (1979)
ADAAG (1997), Sanford et al. (1997)
※ ADAAG = Americans with Disabilities Act Accessibility Guidelines
POSTECH
Human System Design Laboratory
서론
4
너비
표면길이
높이
기울기(높이:밑면길이)
피실험자
1:6 ~ 1:6.7
Elmer (1957), Canale et al. (1991)
젊고 건강한 청년
1:12
Sanford et al. (1997)
다양한 연령 및 장애
1:16 ~ 1:20
Steinfeld et al. (1979)
신체 기능이 감퇴한
고령자
POSTECH
Human System Design Laboratory
서론
5
너비
표면길이
높이
기울기(높이:밑면길이)
표면 길이
1:10
Walter (1971)
300 cm (10 ft)
1:12
Sanford et al. (1997)
900 cm (30 ft)
1:16 ~ 1:20
Steinfeld et al. (1979)
1200 cm (40 ft)
POSTECH
Human System Design Laboratory
서론
6
너비
표면길이
높이
기울기(높이:밑면길이)
연구 목적

경사로 기울기 및 높이가 휠체어 사용자의 사용성 및 생리적 특성에
미치는 영향 파악
POSTECH
Human System Design Laboratory
연구 방법
7
피실험자

남, 녀 대학생 및 대학원생 30명
•
나이
• 평균 25.4세 (표준편차: 2.10)
•
앉은 자세에서 주 사용손의 미는 힘
• 57.8N (9.5%ile) ~ 180.8N (98.5%ile)
• 평균 110.8N (61%ile, 표준편차: 39.4N)
( ※ 근력 데이터: SizeKorea DB 활용)
POSTECH
Human System Design Laboratory
연구 방법
8
실험 디자인

독립 변수
•
경사로 기울기 (5 수준) – 1:6, 1:8, 1:10, 1:12, 1:14
•
경사로 높이 (3 수준) – 15 cm, 30 cm, 45 cm
※ 계단 한 단의 높이 = 약 15 cm ~ 18 cm

종속 변수
분류
사용성
생리적
특성
종속 변수
단위
작업 수행 시간
sec
속도
m/sec
물리적 불편도
점
근전도
활동
요측 수근신근
% MVC
상완 삼두근
% MVC
전삼각근
% MVC
후삼각근
% MVC
맥박 변화
POSTECH
Human System Design Laboratory
회/min
연구 방법
8
실험 디자인


독립 변수
•
경사로 기울기 (5 수준) – 1:6, 1:8, 1:10, 1:12, 1:14
•
경사로 높이 (3 수준) – 15 cm, 30 cm, 45 cm
종속 변수
분류
사용성
생리적
특성
종속 변수
단위
작업 수행 시간
sec
속도
m/sec
물리적 불편도
점
근전도
활동
요측 수근신근
% MVC
상완 삼두근
% MVC
전삼각근
% MVC
후삼각근
% MVC
맥박 변화
POSTECH
Human System Design Laboratory
회/min
연구 방법
8
실험 디자인


독립 변수
•
경사로 기울기 (5 수준) – 1:6, 1:8, 1:10, 1:12, 1:14
•
경사로 높이 (3 수준) – 15 cm, 30 cm, 45 cm
종속 변수
분류
사용성
생리적
특성
종속 변수
단위
작업 수행 시간
sec
속도
m/sec
물리적 불편도
점
근전도
활동
요측 수근신근
% MVC
상완 삼두근
% MVC
전삼각근
% MVC
후삼각근
% MVC
맥박 변화
POSTECH
Human System Design Laboratory
회/min
연구 방법
8
실험 디자인


독립 변수
•
경사로 기울기 (5 수준) – 1:6, 1:8, 1:10, 1:12, 1:14
•
경사로 높이 (3 수준) – 15 cm, 30 cm, 45 cm
종속 변수
분류
사용성
생리적
특성
요측 수근신근
종속 변수
단위
작업 수행 시간
sec
속도
m/sec
물리적 불편도
점
근전도
활동
요측 수근신근
% MVC
상완 삼두근
% MVC
전삼각근
% MVC
후삼각근
% MVC
맥박 변화
•
회/min
맥박 변화 = 작업 후 맥박 – 작업 전 맥박
POSTECH
Human System Design Laboratory
상완삼두근
전삼각근
후삼각근
연구 방법
9
실험 장비

경사로

Noraxon Telemyo 900
•

Polar RS 400 pulsemeter
•

근전도 활동 측정
맥박 측정
Sony DCR HC 40 캠코더
•
실험 장면 촬영
POSTECH
Human System Design Laboratory

휠체어
※ 전폭 700 mm × 전장 1040 mm × 전고 875 mm
연구 방법
10
실험 절차
1. 준비 단계
2. 연습 단계

실험 전반에 대한 설명

앉은 자세에서 주 사용손의 미는 힘 측정

전극 부착 및 각 근육의 최대 힘 측정

휴지 상태에서의 맥박 측정
POSTECH
Human System Design Laboratory
3. 실험 단계
연구 방법
11
실험 절차
1. 준비 단계
POSTECH
Human System Design Laboratory
2. 연습 단계
3. 실험 단계
연구 방법
12
실험 절차
1. 준비 단계
2. 연습 단계
3. 실험 단계

피실험자는 해당 경사로 앞에서 맥박이 안정화 될 때 까지 휴식

경사로를 오르는 작업 수행
•

실험자 – 근전도 활동 및 작업 수행 시간 측정
작업 완료 후
•
실험자 – 맥박 측정
•
피실험자 – 물리적 불편도 평가
POSTECH
Human System Design Laboratory
결과 및 토의
13
분산 분석 결과
종속 변수
경사로
기울기
경사로
높이
교호
작용
작업 수행 시간
<0.0001
<0.0001
0.0006
속도
<0.0001
0.1866
0.0043
물리적 불편도
<0.0001
<0.0001
0.0118
요측 수근신근
<0.0001
0.0134
0.1558
상완 삼두근
<0.0001
<0.0001
<0.0001
전삼각근
0.2658
<0.0001
0.0003
후삼각근
0.8763
<0.0001
0.5272
<0.0001
<0.0001
0.0984
근전도 활동
맥박 변화
POSTECH
Human System Design Laboratory
결과 및 토의
14
경사로 높이
종속 변수
경사로
기울기
경사로
높이
교호
작용
작업 수행 시간
O
O
O
속도
O
X
O
물리적 불편도
O
O
O
요측 수근신근
O
O
X
상완 삼두근
O
O
O
전삼각근
X
O
O
후삼각근
X
O
X
O
O
X
근전도
활동
맥박 변화

작업 수행 시간, 물리적 불편도,
작업 수행 시간
상완 삼두근의 근전도 활동
근전도 활동, 맥박 변화
•

높이가 증가함에 따라 증가함
속도
•
높이에 상관없이 일정함
POSTECH
Human System Design Laboratory
속도
결과 및 토의
15
경사로 기울기
종속 변수
경사로
기울기
경사로
높이
교호
작용
작업 수행 시간
O
O
O
속도
O
X
O
물리적 불편도
O
O
O
요측 수근신근
O
O
X
상완 삼두근
O
O
O
전삼각근
X
O
O
후삼각근
X
O
X
O
O
X
근전도
활동
맥박 변화

1:8
작업 수행 시간
A
A
A
B
B
속도
D
C
B
AB
A
물리적 불편도
D
C
B
AB
A
요측 수근신근
B
A
상완 삼두근
C
B
B
B
A
전삼각근
A
A
A
A
A
후삼각근
A
A
A
A
A
C
B
A
A
A
근전도
활동
맥박 변화
1:10 1:12 1:14
작업
A 수행A시간 A
속도
기울기가 완만해짐에 따라 증가함
근전도 활동, 맥박 변화, 물리적 불편도
•

1:6
작업 수행 시간, 속도
•

경사로 기울기
기울기가 완만해짐에 따라 감소함
1:10과 1:12 간의 유의한 차이가 없음
POSTECH
Human System Design Laboratory
상완 삼두근의 근전도 활동
결과 및 토의
16

1:10과 1:12 간의 차이가 유의하지 않음

낮은 높이 (15 cm)
•
기울기 변화에 따른 물리적 불편도,
상완 삼두근의 근전도 활동량 차이가 작음

높은 높이 (45 cm)
•
기울기 변화에 따른 물리적 불편도,
상완 삼두근의 근전도 활동량 차이가 큼
 경사로 높이에 따라
경사로 기울기의 효과에 차이가 있음
POSTECH
Human System Design Laboratory
결과 및 토의


17
경사로 기울기 =
높이
밑면 길이
같은 경사로 높이에서는,
•
경사로 기울기
∝
1
밑면 길이
높이
≒
밑면 길이
1
표면 길이
 경사로 기울기와 이동 거리(표면 길이) 간에 Trade-off가 있음
기울기
높이
밑몉 길이
표면 길이
1:6
45
270
273.72
1:8
45
360
362.80
1:10
45
450
452.24
1:12
45
540
541.87
1:14
45
630
631.61
POSTECH
Human System Design Laboratory
결과 및 토의

낮은 높이에서 기울기가 증가하면,
18
작업 수행 시간
1) 속도 ↓  작업 수행 시간 ↑
2) 이동 거리 ↓  작업 수행 시간 ↓
 기울기에 의한 효과가 상쇄됨
∴ 기울기 간 종속 변수의 차이가 작음
속도
POSTECH
Human System Design Laboratory
결과 및 토의

19
높은 높이에서 기울기가 증가하면,
작업 수행 시간
1) 속도 ↓  작업 수행 시간 ↑↑
2) 이동 거리 ↓  작업 수행 시간 ?
 Trade-off의 효과 감소
작업 수행 시간
1:6 > 1:8, 1:10
∴ 기울기 간 종속 변수의 차이가 큼
속도
속도
높이 증가에 따라
속도 감소
POSTECH
Human System Design Laboratory
결론
20
결론

1:10 기울기와 1:12 기울기 간의 유의한 차이가 없음
•

15 cm 높이에서는 기울기의 영향이 작음
•

ADAAG, ‘장애인, 노인, 임산부 등의 편의 증진 보장에 관한 법률’에서 제안하는
1:12를 1:10로 대체하는 것을 제안
설치 공간이 좁을 경우, 1:8까지 허용 가능
1:6 기울기는 다른 기울기에 비해 낮은 사용성 및 심한 생리적 특성 변화를
보임
•
경사로 설계 시 지양할 것
한계점

경사로를 내려가는 작업을 고려한 연구 필요

피실험자의 힘에 따라 적합한 기울기가 변할 것이라 생각됨
 피실험자의 힘을 고려한 연구 필요
POSTECH
Human System Design Laboratory