작품 내용요약

실신은 굉장히 다양한 원인으로 발생하며, 누구나 그 위협에 노출될 수 있다. 정상 성인의 3~5%는 일생 중 1번 이상 실신을 겪는다. 그러나 실신은 그 원인이 굉장히 다양하고, 그 중 긴장과 스트레스와 같이 조절하기 어려운 요인들이 다수 존재한다. 때문에 이를 예방하고 치료하는 것이 아닌 공학적으로 실신을 판단할 수 있는 기준을 설립하고, 실신 상황에 맞춰 안전을 보장하는 데에 초점을 맞춤으로써 만성 실신을 겪는 환자들이 보다 안전하고 부담 없이 일상을 영위하는 것을 돕고자 한다. 특히 실신 과정에서 나타나는 충돌과 같은 외상의 위협은 병리학적으로 판단될 수 있는 내용이 아니고, 이에 따라 의학 영역에서 체계적인 논의는 이루어지기 어려운 측면이 있다. 때문에 기계적으로 환자를 위험에서 벗어나게 할 수 있는 장치를 고안하고자 한다.

과제의 목적, 개발동기 및 필요성

본 과제의 목적은 보행 중 실신으로 인한 외상을 방지하고 잠재적 외상으로 인한 불안감이 유발하는 심리적 위험을 완화하기 위해 제작되었다. 미주신경성 실신에 대한 세브란스병원의 자료에 의하면 정상 성인의 3~5%는 일생 중 1번 이상 실신을 겪는다. 특히 심혈관계 이상 등으로 반복적으로 실신하는 환자의 경우, 일상생활 중 급작스런 실신으로 외상을 겪거나, 혼자 있는 경우 이를 알리기 어려울 수 있다. 때문에 본 과제에서는 실신 중 충돌로 인한 외상을 방지하고, 또 어플리케이션 등으로 자동으로 실신 이력, 위치 등을 고지해 주는 안전 보조 체계를 개발하고자 하였다. 특히 가방과 같이 일상에서 편하게 들고 다닐 수 있는 형태로 제작함으로써 불편하지 않으면서도 위급 상황에 기능하는 안전 보조장치를 개발하였다.

과제의 해결방안 및 수행과정

실신 감지의 주 방안으로 가속도 센서를 이용한 동작 인식을 선택하였다. 세 축 가속도 신호의 기계학습을 바탕으로 보행, 정지, 도약과 같은 정상적 활동과, 실신 시 나타나는 넘어짐을 구분하였다.[1] 또 부수적 방안으로 근전도 신호를 수집하였는데, 근전도 신호의 처리를 통해서 근육의 이완을 파악하여 의도적인 넘어짐이나 낙하를 실신과 혼동하지 않도록 하였다.

외상 방지의 주 방안으로는 물리적으로 외상을 막아줄 수 있는 에어백을 선택하였다. 탄산가스 실린더를 이용해 물에 빠졌을 때나 수동으로 당겼을 때 부풀어 오르는 자동팽창식 구명조끼를 활용하여 실신이 감지되었을 때 기계적으로 팽창되는 에어백 구조를 제작하였다. 부수적 방안으로는 실신한 환자가 필요한 치료 및 보호를 받을 수 있도록 지정된 이에게 실신 위치를 포함한 연락이 갈 수 있도록 어플리케이션과 연동하였다.

과제의 내용

본 제품은 기능 측면과 디자인, 두 가지 측면에서 특장점을 가진다. 기능 측면에서 근육 이완도, 넘어짐의 동작 인식이라는 두 척도로 실신 여부를 인식하고, 이를 바탕으로 에어백, 어플리케이션의 통작을 수행하여 직간접적으로 만성 실신 환자의 안전을 보조한다는 점이 본 작품의 특징이다. 한편 본 작품은 가방의 형태로 디자인되었기 때문에 언제 실신의 위험을 받을지 모르는 환자 또한 평소에도 가방으로 이를 활용하여 물품을 수납하는 등의 목적으로 들고 다닐 수 있기 때문에 보다 효율적으로 안전 보조의 기능을 수행할 것으로 기대된다.

기대효과 및 활용 방안

많은 안전장치들은 상시 착용의 불편함으로 인해 사용률이 저조하다는 문제점이 있다. 연합뉴스의 2019년 기사에 따르면, 대표적인 안전장치인 자전거 헬멧의 경우 아동청소년 착용률이 5%에 미치지 못하였다. 때문에 본 작품의 경우 실용성을 보장하기 위하여 가방의 형태로 이를 제작하였다.