▪ 3D 보조기기 정보

1. 기기 개발 이유 및 사용 목적을 자세히 적어주세요.

노인, 장애인의 낙상사고는 매년 끊임없이 강조되어 왔습니다. 그에 따라 낙상으로부터 보호해줄 수 있는 보조기기를 개발하고자 했습니다.

낙상은 예기치 못할 때 발생해서 그 위험성이 증폭되는데, 특히 노인 및 뇌병변 장애인은 비 장애인에 비해 2~4배 낙상을 더 자주 경험하게 된다고 합니다. 특히 머리에 낙상 충격을 받을 경우 뇌출혈로 인한 의식장애나 심하면 사지마비까지 유발해 2차장애를 얻게 될 수 있습니다.

하지만 실제 시중에 판매중인 머리보호용 보조기기 종류는 매우 적고, 소재나 안정성에 비해 가격도 매우 비싸다고 생각합니다. 또한 장애인, 노약자의 경우 답답하거나 무게가 무거울 경우 헬멧 착용을 꺼릴 것이라 생각해서 통기성, 무게를 모두 고려한 헬멧을 개발하고자 했습니다. 

최근 제품개발은 CAE(Computer Aided Engineerin)의 발전으로CAD에 선행하는 방식으로 많이 진행되는데, 이 방법을 채택하여 개발하였습니다. 방법은 다음과 같습니다. 

1. 1. 일반 형태의 헬멧을 프로그램을 통해 사람의 키 높이에서 떨어트려, 낙상 상황에서 헬멧에 가해지는 충격을 측정합니다.
2. 2. ANSYS프로그램을 통해 그때의 충격력을 헬멧에 가해주고, 파손에 있어서 안전한 부분들을 우선적으로 지워 나가는 방식으로 경량화를 진행했습니다.
3. 3. 추가적인 강도안정성을 위해 돌출부를 충격이 가해지는 부분에 더해주는데, 이 과정에서 여러 형태의 돌출부를 적용해보고 가장 적절한 돌출부를 적용했습니다.
4. 4. 심미성을 위해 돌출부 부분에 따뜻한 색감에 색을 칠하고, 경량화가 진행된 부분에는 매쉬 형태로 덮었습니다.
5. 5. 같은 형태에서 두께를 3mm,4mm,5mm적용해보고 가장 안정적인 4mm의 헬멧으로 결정했습니다.

결과적으로 5mm두께 헬멧보다 4mm두께의 헬멧을 적용해서 약 20% 경량화 하였고, 같은 4mm두께에서도 최적화를 통한 경량화가 12%, 이때 돌출부를 추가해서 6%의 경량화를 포기함으로 써 3%정도 더 강도가 좋은 헬멧을 설계했습니다.

2. 사용 방법을 자세히 적어주세요.

첨부한 *.stl 파일을 3D프린터에서 쉘을 제작합니다. 다만, 헬멧의 충격흡수층이나 턱 끈 등은 시중에서 구매하는 방식으로 사용해야합니다.

보통 뒤로 넘어지는 경우에 생기는 낙상사고의 위험성이 매우 크기 때문에, 보호 돌출부가 부착된 부분을 뒤로하여 착용합니다. 

3. 기타사항(사용경험, 적용사례, 발전방안 등)

3D 프린터의 장점은 여러가지가 있지만, 그 중에서도 대량으로 제작이 불가하거나 공정이 불가한 복잡한 형상이 제작 가능하다는 장점이 있습니다. 그렇기 때문에 노약자나 장애인과 같이 수요가 부족한 제품제작에 있어서 3D프린터가 유용하다고 생각합니다.

이러한 장점을 최대한으로 이용해 복잡한 형상이지만 충격흡수나 경량화, 통기성면에서 우수한 헬멧을 개발하고자 했고 원하는 결과를 얻을 수 있었습니다.

다만, 1인 대학생 수준에서 해석한 결과와 설계한 제품이기 때문에, 실제 사용을 권장하지 않습니다. 다만 이런 방식으로 3D프린터의 장점을 극대화하여 설계하는 메이커스가 훨씬 많아지고, 저보다 더 좋은 결과를 냈으면 좋겠다는 마음으로 이 공모전을 제출합니다. 이후 있을 2회,3회 혹은 내년 공모전에는 더 역량을 키워서 실제 착용 가능한 헬멧을 들고 찾아 뵙겠습니다.

기회를 주셔서 감사합니다.

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