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장애인아이스하키는 절단, 척수손상과 같은 원인으로 하지장애가 있는 사람들이 아이스하키를 참여할 수 있게 고안된 스포츠이다 (Mason, 2013). 1960년대 스웨덴에서 시작되었고 1980년대 노르웨이, 영국 등 점차 세계적으로 확산되었다. 1994년 노르웨이 릴레함메르에서 처음 패럴림픽 종목으로 채택되었다 (Beckman, Kudlacek, & Vanlandewijck, 2007). 장애인아이스하키의 경기 방식은 국제아이스하키연맹(International Ice Hockey Federation)의 규정을 따르며, 아이스하키와 매우 흡사하다. 차이점은 상대적으로 짧은 경기시간과 특별한 스포츠장비가 필요하다는 점이다. 아이스하키는 20분씩 3회인 반면에 장애인아이스하키는 15분씩 3회로 구성된다. 이 종목은 스포츠장비에 많은 영향을 받는다 (Molik et al., 2012). 스포츠장비는 선수가 앉아서 경기에 참여할 수 있도록 디자인된 착석시스템과 앉은 자세를 유지하고, 주행 및 퍽을 제어하기 위한 두 개의 스틱이 있다 (Sandbakk, Hansen, Ettema, & Ronnestad, 2014). 착석시스템에 앉아있는 동안 몸이 이탈하지 않도록 스트랩을 이용해서 허벅지 및 골반을 고정한다 (Hawkeswood, Finlayson, O'Connor, & Anton, 2011). 장애인아이스하키선수는 자신의 체간을 앞으로 숙이고 두 스틱을 얼음 표면에 마찰력을 발생시켜 추진한다. 보통 6~22m 거리를 주행하고, 3~4분 동안 반복적으로 수행하며 그 후에 선수 교체가 이루어진다 (Baumgart & Sandbakk, 2016). 따라서 빠른 속도로 가속하고, 퍽을 원활하게 제어하기 위해서는 상지를 잘 활용해야 한다. 이를 위해서는 착석시스템을 통해 체간과 골반의 안정성을 높이는 것이 중요하다 (Beckman et al., 2007).

장애인아이스하키는 역동적이고 방향전환이 빠른 종목이기 때문에 장애인선수가 경기 내내 자세를 지지해주는 착석시스템의 역할이 매우 중요하다. 착석시스템은 장애인의 비정상적인 근긴장 및 원시반사 발생을 감소시키며 (Nawaobi, 1987), 편안함을 제공해주고(Apatsidis, Solomonidis, & Michael, 2002), 나아가 경기력 향상에 도움을 준다 (Prystupa, Prystupa, & Bolach, 2006). 구도훈 등 (Koo et al., 2014)은 맞춤형 착석시스템이 기성제품에 비해 이동변위를 감소시켜 효율적인 턴 동작을 가능하게 하며, 경기력을 높일 수 있다고 보고하였다.

장애인아이스하키의 착석시스템은 긍정적인 이점도 있지만, 사용자의 체형에 맞지 않는 착석시스템은 부상의 위험성을 높일 수 있다. 습한 환경에서 장기간 앉아 경기를 하기 때문에 압력이 제대로 분배되지 못하면 피부손상이 발생될 수 있다. 특히 장애인선수는 손상되기 쉬운 해부학적 특성을 가지고 있어 주의해야 한다. 절단 및 척수손상장애인들은 척추측만증, 척추후만증 등과 같은 근골격계 변형이 동반되는 경우가 많다. 근골격계 변형은 착석면의 압력을 분산하기 어려워 욕창과 같은 피부손상을 유발할 수 있다 (Drummond, Breed, & Narechania, 1985). 따라서 장애인의 해부학적 변형을 수용하기 위한 맞춤형 착석시스템이 필요하며, 이러한 장비는 압력 분포를 개선하고 전단력을 감소시켜 피부손상을 최소화시킬 수 있다 (Darrah et al., 2016).

맞춤형 착석시스템은 개인의 체형에 맞게 디자인해서 신체지지 면적을 넓히는 것이 중요하다. 쿠퍼와 루이지 (Cooper & Luigi, 2014)는 착석면의 표면적을 증가시킬 때 피부손상의 위험성을 감소시킨다고 보고하였다. 따라서 착석시스템은 사용자의 신체 표면과 최대한 접촉하도록 윤곽(contoured)을 형성해야 한다. 이러한 면을 제작하기 위해 전통적으로 수공예 공정을 사용했다. 이 공정은 노동집약적이며, 숙련된 전문가가 필요하고, 똑같은 결과물을 재현하기가 쉽지 않다 (da Silva, Beretta, Prestes, & Junior, 2011).

하지만 최근에는 맞춤형 착석시스템을 제작하기 위해 진공압밀공정기술을 활용하여 인체를 형상화하는 방법이 사용된다 (Watson & Woods, 2005). 이 공정은 사용자를 취형기에 앉힌 후, 진공펌프로 공기를 빼내어 인체의 형상을 뜨는 방법이다. 비침습적인 과정이기 때문에 장애인에게도 사용이 가능하다 (Tasker, Shapcott, & Holland, 2011). 그 후 딱딱하게 굳어진 인체형상을 3D스캐너로 스캔하여 데이터를 저장하며, 이 데이터를 기반으로 착석시스템을 제작한다 (Jang, Kim, & Kim, 2016). 저장된 데이터는 동일한 제품을 재현할 수 있고, 데이터 전송도 가능하다. 르메르, 업튼, 파이얼룽가, 마르텔, 그리고 부셰 (Lemaire, Upton, Paialunga, Martel, & Boucher)는 이러한 방식으로 제작된 착석시스템이 전통적인 방식보다 심미성, 견고성, 적절성의 이점이 있다고 보고하였다. 또한 리, 장 그리고 왕 (Li, Zhang, & Wang, 2014)도 기성 제품에 비해 맞춤형 착석시스템은 더 안락함을 제공한다고 보고하였다. 따라서 장애인선수의 신체를 형상화하여 맞춤형 착석시스템을 제작한다면 경기력을 향상시키고, 부상을 예방할 수 있는 수단이 될 수 있는 동시에 심미성과 안락감을 제공해줄 수 있다 (Farley, Mitchell, & Griffiths, 2004).

본 연구는 장애인아이스하키선수를 위한 개인별 맞춤형 착석시스템을 개발하기 위한 기초연구로, 실제 국가대표 선수를 대상으로 신체 측정 및 변형을 조사하고, 맞춤 제작에 관한 사례연구를 실시하였다.

본 연구에서 설정한 구체적인 연구문제는 다음과 같다.

첫째, 개인별 장애유형, 앉은어깨높이, 앉은위엉덩뼈가시높이, 앉은넙다리높이를 조사한다.

둘째, 개인별 어깨너비, 앉은엉덩이너비, 앉은엉덩이배두께를 조사하여 신체변형을 분석한다.

장애인아이스하키선수의 인체측정 및 변형을 조사하고, 착석시스템 디자인 개발을 위해 다음과 같은 방법으로 수행하였다.

2018년 평창패럴림픽 국가대표 선수 중 맞춤형 착석시스템을 필요로 하고, 본 연구과정에 참여를 희망한 절단장애인 5명, 척수손상장애인 4명, 총 9명의 피험자를 선정하였다. 실험장소는 대한장애인이천훈련원에서 진행됐으며, 각 선수는 실제 경기에서 착용하는 경기복을 입고 실험에 참가하였다. 2017년 6월 19일부터 21일까지 훈련이 없는 쉬는 시간에 3D Systems사의 Sense 3D스캐너를 사용하여 피험자의 앉은 자세를 윗면과 아랫면을 나눠서 스캔하였다. 먼저 윗면을 스캔하고, 취형기를 이용하여 앉은자세의 아랫면을 취형한 후, 취형된 신체형상을 스캔하였다. 취형기는 고무 재질의 주머니에 플라스틱 비즈가 들어가 있으며, 진공펌프에 의해 공기가 모두 빠질 경우 딱딱하게 굳어 형상을 유지하게 된다. 스캔데이터는 3D Systems사의 Geomagic Freeform 소프트웨어를 사용하여 인체측정을 수행하고, 맞춤형 착석시스템을 모델링하였다. 제품의 크기는 세계장애인아이스하키협회(https://www.paralympic.org)의 규정을 준수하여 길이는 1.2m 이내, 폭은 겨드랑이 밖으로 돌출되지 않을 정도로 제작하였다.

인체측정은 사이즈코리아(http://sizekorea.kr)와 정진완, 조창옥, 한희창 그리고 오광진 (Jung, Jo, Han, & Oh, 2009)의 연구에서 사용된 항목 중 앉은어깨높이, 앉은위엉덩뼈가시높이, 앉은넙다리높이, 어깨너비, 앉은엉덩이너비, 앉은엉덩이배두께의 총 6항목을 측정하였다(Table 1).

어깨너비, 앉은엉덩이너비, 앉은엉덩이배두께는 개인의 체형을 파악하기 위해서 조사되었다. 특히 앉은엉덩이너비과 앉은엉덩이배두께는 착석시스템의 너비와 폭을 결정짓는 중요한 요소이다. 앉은어깨높이, 앉은위엉덩뼈가시높이, 앉은넙다리높이는 개인별 체형에 변형상태을 확인하고자 하였다.

연구에 참여한 피험자들은 총 9명으로 장애유형은 절단장애인 5명(A, B, C, D, E), 척수손상장애인 4명(F. G, H, I)으로 조사되었다. 성별은 모두 남자이며, 평균나이는 41.6세로 절단장애인이 41.4세였으며, 척수손상장애인은 42세였다. 더만 등 (Derman et al., 2016)은 2014년 소치패럴림픽 장애인아이스하키선수 평균 나이의 67% 이상이 35세 미만인 것으로 보고되었는데, 이 연구에 참여한 피험자는 상대적으로 나이가 많은 것으로 조사되었다. 개인별 치수에 맞는 착석시스템을 제작하기 위해 어깨너비, 앉은엉덩이너비, 앉은엉덩이배두께를 측정하였다(Table 2).

피험자의 신체변형을 분석하기 위해 어깨, 엉덩이, 넙다리를 조사한 결과는 다음과 같다(Table 3). 플러스(+)는 우측이 높고, 마이너스(-)는 좌측이 높으며, 높이 5mm 미만은 비교적 좌우균형을 이루고 있다고 판단하였다 (Lee & Oh, 2017).

앉은어깨높이는 9명 피험자 중, 7명(A, B, D, F, G, H, I)이 우측이 높았으며, 2명(C, E)은 좌측이 높았다. 앉은어깨높이의 좌우균형을 이루고 있는 피험자는 없었다. 앉은위엉덩뼈가시높이는 9명 피험자 중, 4명(A, C, F, I)이 우측 골반이 높았으며, 2명(E, G)은 좌측 골반이 높았다. 2명(B, H)은 비교적 좌우균형을 이루고 있었다. 앉은넙다리높이는 9명 피험자 중, 6명(A, B, C, D, H, I)은 우측 대퇴가 높았으며, 3명(E, F, G)은 좌측 대퇴가 높았다. 앉은넙다리높이가 좌우균형을 이루고 있는 피험자는 없었다. 전체적으로 좌우불균형이 심했으며, 장애유형과 변형 간에 관련성은 없었다. 이러한 변형의 다양성은 정동훈 (Jung, 2007)이 장애인을 위한 착석시스템 개발 시 인체측정 평균데이터를 사용할 수 없다는 연구와 일치하며, 따라서 개인별 변형과 장애특성을 고려한 착석시스템이 개발되어야 한다. 특히, 장애인아이스하키의 착석시스템은 앉은 자세의 안정성이 매우 중요하기 때문에 대퇴부와 골반을 고려한 맞춤형 디자인으로 제작되어야 한다.

스캔데이터를 바탕으로 3D Systems사의 Geomagic Freeform 소프트웨어를 사용하여 장애인아이스하키 착석시스템을 디자인하였다. 이 디자인을 기반으로 A사에서 NC가공기계로 발포폴리프로필렌(EPP) 폼을 절삭하여 착석시스템 제작을 위한 틀을 만들었다. N사에서는 이 틀을 기반으로 버킷은 폴리프로필렌(PP), 시트는 저밀도폴리에틸렌(LDPE)을 사용해서 착석시스템을 제작하였다. A사는 장애인을 위한 착석시스템을, N사는 장애인스포츠장비를 전문적으로 제조하는 업체이다. 폴리프로필렌은 열성형이 용이한 소재로 보조기 제작에 많이 사용되며, 저밀도폴리에틸렌은 폴리프로필렌에 비해 탄성이 높으며, 알파인스키 착석시스템을 제조할 때 사용되었다 (Koo et al., 2014). 스캔 및 모델링 데이터, 최종 제작된 맞춤형 착석시스템은 다음과 같다(Table 5).

장애유형	피험자	스캔데이터 (윗면)	스캔데이터 (아랫면)	모델링데이터	착석시스템
절단	A(48세)
절단	B(48세)
절단	C(47세)
절단	D(42세)
절단	E(22세)
척수손상	F(45세)
척수손상	G(44세)
척수손상	H(34세)
척수손상(45세)	I