▪ 3D 보조기기 정보

1. 기기 개발 이유 및 사용 목적을 자세히 적어주세요.

‘누구나 장애인이 될 수 있다.’

어른들이 자라나는 아이들에게 더 좋은 세상을 물려주기 위해 자연을 아끼고 열심히 일을 하듯이, 

우리는 장애인과 비장애인이 공평한 위치에서 살아갈 수 있는 환경을 만들어두어야 한다.

눈앞에 어떤 물체가 있는지 감지할 수 없는 시각장애인은 손의 감각만을 이용하여 물체를 감지한다. 하지만 그 물체가 손에 화상을 입을 정도로 뜨겁다면?

현재 시각장애인을 위해 열을 감지해주는 장치는 손목에 착용하는 밴드 형식으로, 뜨거운 물체의 

거리에 따라 진동으로 알려준다. 시각장애인 주변 1m 반경에 뜨거운 물건이 있다고 가정해보자. 

이 밴드는 1m 반경에 반응하는 진동수로 알림을 해주지만 정확히 어느 방향에 물체가 있는지 감지하기 힘들기 때문에 사용자는 함부로 손을 뻗을 수가 없다.

그에 반해 ‘열 감지 골무’는 손가락에 직접 착용하는 골무 형식으로 사용자가 자주 사용하는 손가락에 착용할 수 있다. 기존의 장치는 멀리 있는 물체의 온도를 감지하는데 반해 ‘열 감지 골무’를 장착하면 직접 뜨거운 물체를 만지면서 온도를 감지할 수 있다.

1) 손끝의 감각만으로 물체를 감지하는 시각장애인

 :손의 감각으로 물체를 감지하는 시각장애인에겐 눈 앞에 있는 물체가 뜨거운지, 정확히 어느 위치에 있는지 구별해내기가 쉽지 않음

 2) 뜨거움을 감지할 수 없는 신경손상환자

 :뜨거운 물체를 만져도 통증이 오지 않아 화상사고가 발생

◎손으로 직접 접촉하지 않고도 뜨거운 물체를 진동으로 감지할 수 있는 ‘비접촉식 열 감지 골무’

⦁골무는 PDMS 기반의 플렉서블 고분자로, 손가락 굴곡에 맞게 제작되어 착용감이 편함

⦁뜨거운 물체일수록 더욱 세게 진동하게 설계함으로써 물체의 대략적인 온도 예측 가능

⦁시각장애인, 손끝 신경손상 환자 뿐 아니라 공정 연구원, 요리사 등 여러 직업군에서 사용 가능

⦁개당 약 11,671원의 가격으로 저렴하게 생산, 구매 가능

2. 사용 방법을 자세히 적어주세요.

골무를 착용하고 전원 버튼을 켜면 손 끝의 적외선 온도센서가 작동을 하고 40˚C 부터 진동 모터가 작동된다.

온도가 올라갈수록 진동의 세기가 연속적으로 강해지며 100˚C 부터는 최대 진동세기로 계속 작동된다.

□ 특징

1) 골무

⦁전체적으로 손가락 보호대의 형태를 갖지만 재질은 실리콘 손가락 골무처럼 flexible한 소재를 사용한 착용감이 좋고 탈부착이 편리한 골무

⦁손가락 하나 크기에 맞는 골무를 모델링한 뒤, flexible한 레진을 DLP 3D 프린터에 적용해 제작

2) 아두이노

⦁물체의 온도가 높을수록 진동의 세기가 커지도록 설계해 진동만으로 물체의 온도를 대략적으로 측정 가능

⦁40°C부터 진동모듈이 울리기 시작하며, 100°C일 경우 최대 진동으로 작동

3) 사용방법: 측정하고자 하는 물체를 손끝으로 만져 위치를 인식한 뒤, 살짝 떨어져서 가리켜 온도를 측정

□ 재료

⦁비접촉식 적외선 온도센서 모듈(MLX90614ESF): 대상체에 접촉을 하지 않고 적외선을 이용해 온도 센싱

⦁진동모듈(ELB060416): 주어진 신호값에 따라서 진동을 하는 모터 부품

⦁스텝다운 전원모듈(IM130731002): 배터리의 전압을 아두이노 보드의 5V에 맞게 출력

⦁마이크로 5핀 커넥터&리튬 폴리머 배터리: 아두이노에 전원을 공급

⦁PDMS-IPDI-HEMA 광경화성 레진: 인장 강도와 연성이 높은 유연한 광경화성 소재로, Functional (meta)acrylate에 유연한 oligomer를 섞어 합성, 빛을 부분적으로 노출하여 광경화 폴리머를 굳히는 방식인 DLP방식의 3D프린터에 적용 가능

3. 기타사항(사용경험, 적용사례, 발전방안 등)

□ 활용 방안 및 기대효과

 1) 일상용

⦁화상사고의 발생률은 실내에서 89.6%, 일상생활 중 61.9%

⦁특수한 상황에서만 발생하는 것이 아니라 일상에서 흔히 발생

⦁탈부착이 편하며 사용하기 편리한 ‘접촉•비접촉식 열 감지 골무’는 일상생활에서의 화상 위험률을 낮출 것

 2) 산업용

⦁시각장애인은 지각손상과 이에 따른 기능적 제한 및 참여의 제한으로 인해 다른 유형의 장애인보다 일반 사업체에 취업하기가 상대적으로 더 큰 제한이 있음

⦁‘접촉식 열 감지 골무’를 이용하여 일상생활뿐만 아니라 산업체에서의 화상사고를 예방한다면, 신체적 한계로 인한 취업 불평등을 해소 가능

 3)그 외 응용분야

⦁시각장애인과 신경손상환자의 사용 이외에도 업무 중 순간의 온도 감지가 필요한 분야에서 진동 세기를 통해 온도를 측정 가능

⦁뜨거운 물체를 다루는 분야에서 손을 댈 수 있을 정도의 적합한 온도인지 판단이 가능해져 화상의 위험을 낮출수 있다.

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