팽이기초 메카니즘을 융합한 신개념 신발 개발 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 지반공학이론과 생체공학이론을 융합시켜 지반과 발의 상호거동에 대하여 학제간 융합 메카니즘을 개발하는 연구이다. 지반공학 분야에서 널리 적용되고 있는 팽이기초(Conical top foundation)의 메카니즘을 이용하여 단단한 지반 및 연약한 지반에서의 안전하고 편안한 보행이 가능하게 하는 신개념 신발을 개발하였다. 새롭게 개발된 신발에 대한 검증을 위하여 실험적으로 확인하였다. 실험을 수행하기 위하여 이 연구에서 개발된 융합이론에 따라 신개념 신발을 설계하고 시제품을 제작하였다. 또한 연약한 지반과 단단한 지반으로 구분하여 인공지반을 조성하고 보행 시 일반적인 기존신발과 신개념 신발의 족저압에 대하여 특수한 측정 장비를 이용하여 측정하였다. 실험 결과로 부터 신개념 신발의 실질적인 거동과 이론적인 예측이 매우 일치한다는 것을 확인하였다. 따라서 융합 메카니즘이 적용된 신개념 신발의 경우 강도와 강성이 불규칙적인 지반의 경우에도 위치별로 팽이원추부에 의하여 지반의 특성에 따라 상호거동에 의한 평형상태로 유지하도록 보행 시 하중전이가 발생하여 인체공학적으로 발바닥에 가해지는 압력이 균등해져서 안정된 보행을 할 수 있다는 것을 확인하였다. 또한 본 연구는 향후 새로운 형태의 다양한 학제간 융합 메카니즘을 개발하는데 유용하게 이용될 것으로 기대 된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper presents the interdisciplinary study of a combined mechanism on the interactions between ground and foot using bioengineering and geotechnical engineering. A new mechanism of advanced technology shoes, which can be made safe with a comfortable gait on both soft and hard ground, were developed combining the mechanism of conical top foundation. The experimental tests were carried out to verify the developed shoes. The prototype shoes and test grounds were designed and produced to perform the tests. The general existing shoes and advanced technology shoes were used to measure the pressures re-acting the sole during the tests by a special measurement system. The results clearly showed that the pressures acting on the sole of advanced technology shoes were distributed uniformly compared with that of the existing shoes, and were in good agreement with theoretical approach of the new mechanism. Therefore, the advanced technology shoes could allow a safe gait ergonomically by a new mechanism on any ground type. The load transfer could occur by the interaction between ground and shoes. In addition, these results are expected to be useful for the development of an interdisciplinary study of a new mechanism in the future.

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