<이미지 : ETH Zurich>

취리히 연방 공과대학교(ETH Zurich), Empa 및 EPFL의 연구팀은 다양한 활동 중에 신발에서 발바닥의 압력을 직접 측정할 수 있는 통합 센서가 부착된 3D프린팅 깔창을 개발했습니다. 깔창은 운동선수나 환자가 자신의 성과와 치료 진행 상황을 판단하는 데 도움이 되도록 설계되었습니다. 

깔창은 FFF/FDM 방식의 3D 프린터 1대를 사용하여 제작됩니다. 연구원들은 실리콘과 셀룰로오스 나노입자의 혼합물, 은을 함유한 전도성 잉크, 카본 블랙을 함유한 잉크 등 이 응용 분야를 위해 특별히 개발된 다양한 잉크를 사용합니다. 발바닥 압력이 가장 큰 곳에 센서를 배치하고 연구자들은 보호를 위해 다른 실리콘 층으로 센서를 코팅합니다.

연구원들은 기계적 압력을 전기 신호로 변환하는 수직 및 전단력을 측정하기 위한 센서로 피에조 부품을 사용했습니다. 또한 생성된 데이터를 읽을 수 있는 인터페이스를 밑창에 내장했습니다. 깔창은 어떤 센서가 반응하고 반응이 얼마나 강한지에 따라 다양한 활동을 식별할 수 있습니다.

현재 데이터를 읽으려면 케이블 연결이 필요하지만 연구팀은 향후 무선 연결을 만들 계획입니다. 깔창은 훈련이나 치료 진행 상황을 측정하기 위해 운동 선수나 물리 치료에 사용할 수 있습니다. 이러한 측정 데이터를 기반으로 훈련 계획을 조정할 수 있으며 3D 프린팅을 사용하여 하드 및 소프트 영역이 다른 영구 신발 깔창을 생산할 수 있습니다.

공동 프로젝트 리더인 Empa 및 ETH 복합 재료 연구소의 수석 조교인 Gilberto Siqueira는 감지된 압력 패턴이 누군가가 걷고 있는지, 달리고 있는지, 계단을 오르고 있는지 또는 등에 무거운 짐을 지고 있는지를 결정할 수 있다고 설명했습니다. 압력이 발뒤꿈치로 더 많이 이동합니다.

Siqueira는 특히 엘리트 스포츠에서 제품에 대한 강력한 시장 잠재력이 있다고 믿지만 그의 팀은 아직은 상용화를 하려고 하지는 않고 있다고 합니다. 이 팀의 발명품은 최근 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 저널에 실렸습니다.

<3DGURU Opinion>

<이미지 : ETH Zurich>

출력하는 3D프린터는 자체 제작한 것으로 보입니다. 압출기(Extruder)를 전도성 잉크, 실리콘 등등의 소재별로 교체하면서 출력하네요. 이 3D프린터와 비슷한 컨셉의 제품을 Formnext2022 전시회의 Fraunhofer 부스에서 본적이 있습니다. PLA, TPU 같은 플라스틱, 구리선 등을 한 3D프린터에서 출력하여 블루투스 스피커를  제작했던 사례입니다.

아이들이 까치발로 걸어다니는 것을 교정해주기 위해서 교정용 깔창을 맞추는것을 옆에서 본적이 있는데, 발바닥의 압력이 가해지는 깔창부분을 숙련된 경험을 통해서 매뉴얼로 측정하는 것을 보았습니다. 여기서 개발한 깔창을 사용하면 정확하게 하중이 가해지는 부분을 센서를 통해서 알 수 있게 되어 좀 더 정확하게 맞춤형으로 제작할 수 있을 것 같습니다.

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