릴리패드와 조도센서를 활용한 교통사고대비 인클루시브 안전조끼 디자인 개발 연구

Ⅰ. 서론

최근 많은 사람들이 일상생활 속에서 자동차, 오토바이, 자전거, 전동 킥보드, 전동 휠 등 다양한 이동 수단을 사용하고 있다. 이에 따라 각 이동 수단에 맞는 안전 법규와 규칙을 지켜야 하지만 미 준수로 인해 교통사고도 많이 발생하고 있다. 도로교통공단의 2019년 교통사고 통계분석에 따르면 원동기장치자전거, 사륜오토바이 포함한 이륜차 사고는 최근 10년간 연평균 사망자 수는 감소 추세이나 사고 건수는 전년대비 18.7% 증가했다고 한다. 또 자전거 사고 관련해서는 최근 10년간 연평균 사고 건수가 증가 추세로 2019년도에는 전년대비 사고 건수 18.1%, 부상자 수는 19.4% 증가한 반면, 사망자 수는 13.2% 감소했다. 이처럼 오토바이, 자전거 사용자가 늘면서 이와 관련된 교통사고 발생률도 증가하고 있다. 그리고 자동차 사고 역시 증가하고 있으며, 1차 사고 발생으로 인한 2차 사고 발생률도 증가하고 있다. 2차 사고는 최초로 발생한 교통사고로 인해 정차된 차량을 뒤에서 주행하던 차가 충돌한 사고와 최초 교통사고가 발생한 이후 수습하고 있는 선행 사고의 관련 사람을 충돌하는 사고 등을 말한다(Oeo, Kim, & Lee, 2013). 2차 교통사고 관련 뉴스가 늘어나고 있으며, 이와 관련된 규범과 예방 규칙이 만들어지고 있지만 여전히 교통사고는 증가하고 있다. 이런 교통사고는 주간보다 야간에 사고 발생률 및 치사율이 높은 것으로 나타나고 있다(Taas.koroad.or.kr, n.d.).

이처럼 다양한 원인의 교통사고와 안전 불감증으로 생기는 사고들을 겪어오면서 대형 사고뿐만 아니라 일상생활에서 발생하는 사고를 사전에 예방하는 것이 인적으로나 경제적으로 중요하다는 것을 인지하기 시작하였다(Jung, 2019). 이에 따라 다양한 요인으로 발생하는 교통사고 및 야간 활동 시 생기는 사고를 예방할 수 있는 패션디자인이 필요하다. 이런 안전 관련 의상이나 제품을 디자인할 때 안전을 최우선으로 하는 안전 디자인 개념과 원칙을 고려해야 한다. 이에 안전디자인을 기반으로 한 제품, 공간, 건축, 공공 디자인이 많이 연구되고 있다. 더불어 최근 모든 사람은 평등하고, 모든 사람은 평등한 권리가 있다는 사회 인식이 변화하면서 유니버설 디자인, 인클루시브 디자인 등의 개념이 많은 디자인에 적용되고 있다. 유니버설 디자인과 인클루시브 디자인 개념은 사람을 배려하는 디자인을 목적으로 하는 것으로 유사한 개념이지만 사용자 범위에서 차이가 있다. 유니버설 디자인은 노약자, 장애인, 아동 등 취약계층을 위한 디자인이라면, 인클루시브 디자인은 모두를 위한 디자인 또는 범용 디자인으로 취약계층을 포함한 모두가 사용 가능한 디자인을 말한다(Baik & Hwang, 2017). 인클루시브 디자인이 유니버설 디자인보다 더 포괄적인 개념으로 안전 디자인과 함께 제품 및 환경, 서비스 등 다양하게 적용할 필요가 있다.

이에 본 연구에서는 다양한 교통사고 및 야간에 발생하는 사고 등을 예방하기 위해 웨어러블 컴퓨터인 아두이노 릴리패드와 조도센서를 활용하여 인클루시브 LED 안전조끼를 개발하고자 한다. 이론적 배경으로 안전디자인과 인클루시브 디자인 개념과 디자인 원칙, 특성을 확인하고, 안전디자인과 인클루시브 디자인, 패션디자인의 프로세스를 비교 분석하여 웨어러블 컴퓨터 디자인의 제작에 적용할 수 있는 프로세스를 정리하였다. 그리고 정리한 제작 가이드라인을 기준으로 실제 인클루시브 LED 안전 조끼를 제작하고자 한다. 이 과정을 통해 안전 디자인과 인클루시브 디자인 개념을 패션디자인 및 웨어러블 컴퓨터 디자인에 적용 가능성을 확인하고자 한다. 더불어 본 연구의 결과물인 인클루시브 LED 안전조끼로 인해 다양한 상황의 교통사고 예방하고, 모든 사람에게 활용 가능한 인클루시브 패션디자인의 개발 연구에 도움이 되고자 한다.

연구 방법 및 범위는 우선 이론적 배경으로 안전디자인과 인클루시브 디자인의 개념을 선행 연구와 문헌을 통해 고찰한다. 그리고 선행연구의 결과를 토대로 안전디자인, 인클루시브 디자인, 패션디자인의 프로세스를 비교 분석하여 웨어러블 컴퓨터 디자인의 제작 가이드라인을 정리하였다. 정리한 제작 가이드라인을 기준으로 시판 중인 교통안전 관련 의상 및 소품의 현황을 분석하여, 인클루시브 LED 안전조끼 디자인 개발 시 필요한 형태 디자인, 기능, 소재, 컬러의 요소를 확인했다. 이를 토대로 인클루시브 LED 안전조끼 디자인을 제시하였다. 또한 이 연구는 현재의 조끼와 유사한 한국 전통 배자를 모티브로 하여, 인클루시브 LED 안전 조끼의 형태 디자인에 한국 복식의 요소를 적용하고자 하였다. 그리고 LED 안전조끼의 기능을 위해 릴리패드와 조도센서, LED를 이용하여 주, 야간에 활용 가능한 기능과 효과를 디자인하였다. 마지막으로 프로토타입의 인클루시브 LED 안전조끼를 제작하고, 착의 평가를 하여 제작 의도와 목적에 적합한지를 확인하였다.

Ⅱ. 이론적 배경

2. 안전디자인, 인클루시브 디자인의 특성을 적용한 웨어러블 컴퓨터 디자인 가이드라인

앞서 살펴본 안전디자인과 인클루시브 디자인의 개념을 바탕으로 각각의 디자인 특성과 프로세스의 선행연구를 고찰하여 기존의 프로세스를 본 연구에서 개발하고자 하는 인클루시브 LED 안전조끼 디자인의 제작에 적용할 수 있도록 정리하였다. 안전디자인의 특성은 한국 안전디자인 연구소(Korea Safety Design Lab)에서 제시한 내용을 기준으로 하였으며, 인클루시브 디자인의 특성은 영국의 건축과 구축 환경 위원회(CABE)에서 제시한 내용을 기준으로 하였다. 이에 <Table 1>에서 안전디자인과 인클루시브 디자인의 특성을 비교하여 공통된 키워드인 안전성, 포괄적/포용성, 필요성/기능성, 편리성, 현실성, 접근성 총 6개를 도출하였다. 그리고 <Table 2>에서 선행연구에서 나타난 안전디자인과 인클루시브 디자인, 패션디자인의 프로세스를 비교하였다. 3개의 프로세스를 비교한 결과 안전디자인, 인클루시브 디자인, 패션디자인의 프로세스가 모두 순환구조로 마지막 평가 단계를 통해 다시 처음의 문제 또는 목표를 검토하도록 구성되어 있었다. 이에 안전디자인과 인클루시브 디자인의 공통된 6개의 특성과 비슷한 구조의 프로세스를 기반으로 웨어러블 컴퓨터 디자인 개발 시 고려해야 하는 가이드라인을 <Table 3>으로 정리하였다.

<Table 1>

Characteristics and Common Keyword of Safety Design and Inclusive Design

<Table 2>

Process Comparison Between Safety Design, Inclusive Design and Fashion Design

<Table 3>

Wearable Computer Design Guidelines Applying the Characteristics of Safety Design and Inclusive Design

웨어러블 컴퓨터 디자인 개발의 프로세스 및 가이드라인은 첫째, 문제 인식이다. 이는 공통 키워드 필요성과 기능성에 해당하는 것으로 웨어러블 컴퓨터 디자인이 필요한 이유와 대상, 기능을 파악한다. 둘째, 정보 수집 및 분석이다. 이는 키워드 현실성에 해당하는 것으로 문제 인식에서 파악하여 문제를 해결하기 위해 필요한 디자인의 경쟁사 제품, 관련 시장(가격), 필요한 패션디자인의 특성 등 관련 정보를 수집하고 분석한다. 셋째, 아이디어 및 디자인 제시이다. 이는 키워드 포괄적/포용성, 편리성에 해당하는 것으로 앞서 파악한 정보를 바탕으로 가능한 많은 사용자가 입을 수 있도록 사이즈, 컬러 관련 아이디어를 제시하고, 누구나 쉽고 편하게 입을 수 있도록 착의방법, 소재, 관리 방법 등을 고려한 디자인을 제시한다. 넷째, 프로토타입 제작이다. 이는 접근성에 해당하는 것으로 누구나 쉽게 접할 수 있도록 샘플을 제작하여 다양한 사용자에게 가봉을 한다. 이때 발생하는 문제점을 파악하고, 수정하여 각 사용자에게 모두 어울리는 최종 디자인을 완성한다. 마지막으로 평가이다. 이는 안정성에 해당하는 것으로 문제 인식에서 파악한 필요의 해결책이 맞는지, 기능을 사용 시 안전한지 등 사용자의 착의를 통해 평가하고, 수정 보완한다.

3. LED 교통안전 제품 관련 선행 연구 및 현황

본 연구에서 개발하고자 하는 인클루시브 LED 안전조끼는 다양한 교통사고 대비 및 야간 활동 시 사고에 대비를 위한 것으로 이와 관련된 교통안전 관련 선행연구와 제품 현황을 분석하였다. 우선 LED 교통안전 제품 관련 선행연구를 살펴보면, 기존 제작된 안전조끼의 재귀반사 테이프와 LED의 가시성을 실험한 연구(Lee, 2010), 교통관련은 아니지만 구명조끼의 재귀반사 종류와 LED의 가시성을 평가한 연구(Kang & Lee, 2017), 교통경찰용 다기능 안전조끼의 현황을 조사한 연구(Han & Jeon, 2012) 등이 있으며, 웨어러블 컴퓨터, LED, 재귀반사 테이프 등을 이용한 교통관련 의상 제작 연구(Kim, 2010; Lyeo, 2015; Ahn, 2016; Kim & Kim, 2016; Park & Kim, 2020; Jutia, Rivas, Karhula, & Pantsar-Syväniemi, 2014)에 관한 선행 논문은 다양하게 있었다. 그리고 의상 외에도 차량 교통사고 대비 스마트 삼각대 관련 연구(Kim, 2018) 등 교통안전 용품 개발 연구도 있었다. 그러나 안전디자인 및 인클루시브 디자인 개념을 적용하여 제품 및 의상을 디자인하는 연구는 아직 없었다. 이에 안전디자인, 인클루시브 디자인의 특성 중 공통으로 도출된 6개의 키워드를 분석 기준으로 현재 판매 중인 LED 교통안전 의상을 분석하여 인클루시브 LED 안전조끼 제작 시 형태, 소재, 컬러, 기능 등을 참고하고자 하였다.

6개 키워드 중 필요성과 기능성은 하나의 요인으로 묶어 놓았지만, 분석 부분에서는 따로 분리하였고, 실제 제품이 판매되고 있는 것 중점으로 분석하는 것으로 접근성은 제외하였다. 그래서 교통안전 관련 제품 분석은 필요성 부분에서는 사용하는 대상을 중점으로 분석하고, 기능성에서는 LED의 조작과 전원 방식, 현실성에서는 가격, 포괄적/포용성에서는 사이즈, 편리성에서는 착의 방법과 소재, 안전성에서는 LED의 컬러, 사용설명서의 유무를 중점으로 분석하였다. 그리고 본 연구에서 개발하고자 하는 것이 LED 안전조끼이므로 현재 판매되고 있는 교통안전용품 중 LED가 부착된 교통안전 의상을 중점적으로 분석하여 <Table 4>로 정리하였다.

<Table 4>

Analysis of the Status of LED Traffic Safety Related Clothing

현재 판매되고 있는 LED 교통안전 의상<Fig. 1-8>은 LED 부착으로 인해 야간 활동하는 사용자를 대상으로 한 조끼 스타일이 대부분이었다. LED 조작은 모두 전원 버튼을 이용하여 사용자가 조작을 해야 LED에 불이 들어오도록 하였고, LED 전원은 내장형 배터리를 충전하거나 라듐 배터리를 교체하는 방식이었다. 그리고 대부분 원 사이즈로 사이즈 조절이 가능하도록 하였으며, 다양한 사이즈를 제공하는 것도 있었다. 소재는 모두 폴리에스테르를 사용하여 가벼움을 강조하였고, 재귀반사 테이프를 사용하여 야간의 가시성을 더욱 높였다. 컬러는 형광 연두색 또는 노란색이 많았다. LED의 컬러는 빨간색, 초록색, 흰색 순으로 사용되었으며, 그 외의 컬러는 사용되지 않았다. 그리고 대부분 사용설명서를 제공하여 안전의 주의 사항을 설명했지만, 간혹 설명서가 없는 것도 있었다. 시판 중인 LED 교통안전 용품을 분석한 결과를 바탕으로 인클루시브 LED 안전조끼의 형태, 소재, 컬러, 기능을 디자인하였다.

Ⅲ. 인클루시브 LED 안전조끼 디자인 개발

앞서 이론적 배경에서 살펴 본 안전디자인, 인클루시브 디자인, 패션디자인의 프로세스를 정리하여 웨어러블 컴퓨터 디자인 제작 가이드라인에 적용하였다. 문제 인식, 정보 수집 및 분석, 아이디어 및 디자인 제시, 프로토타입 제작, 평가 5단계의 프로세스를 인클루시브 LED 안전조끼 디자인에 적용했을 때 어떤 내용으로 진행되는지를 <Table 5>와 같이 정리하였다.

<Table 5>

Manufacturing Guidelines for Wearable Computer Design and Manufacturing Process of Inclusive LED Safety Vest

1. 인클루시브 LED 안전조끼의 디자인 발상

1) 디자인 콘셉트 및 모티브 : 한국 전통 배자의 특징

인클루시브 LED 안전조끼의 디자인 콘셉트는 사용자의 정서적 안정을 위해 한국 전통 복식의 디자인 요소를 응용하고자 하였다. 옛 선조들은 의복을 착용함에 있어서 인간의 몸과 마음과 정서적 소양을 총체적으로 나타내는 도구로써 가치가 있다고 하였다(Park & Shim, 2016). 이처럼 한국 전통 복식인 한복에는 우리 선조의 지혜와 정서가 담겨 있는 것으로 우리에게 친숙하며, 심적으로 안정을 주는 부분이 있으며, 최근 한국적 이미지를 선호하는 젊은 사용자의 감성을 자극할 부분이 있다 사료된다. 특히 전통 배자의 경우 안정된 비례, 간결한 디자인, 모피와 비단, 명주와 모시 같은 전혀 안 어울릴 것 만 같은 다양한 소재를 서로 어울리게 디자인한 조화, 겉감과 안감의 배색 등 현대의상에 적용했을 때 사람들의 감성을 자극할 수 있는 요소가 많이 있다(Lee & Cho, 2009). 이에 한국 전통 배자의 종류와 특징을 분석하여 인클루시브 LED 안전조끼 디자인에 적용할 디자인 요소를 확인하였다.

배자란 소매가 짧거나 없으며 길이가 짧아 포나 짧은 상의 위에 덧입고, 앞여밈이 겹쳐지지 않고 마주 댄 옷의 총칭으로 조선시대의 방령, 답호, 전복, 쾌자, 배자 모두 포함이 된다(Lee & Cho, 2009). 우리가 흔히 알고 있는 배자는 조선 후기부터 주로 입었던 것이다. <Fig. 9-11>은 인클루시브 LED 안전조끼 디자인에 참고한 전통 배자이다.

<Fig. 9>

Baeja of the Middle Joseon Gyeonggi Museum (Emuseum.go.kr, n.d.-a)

<Fig. 10>

Baeja of Gangneung Ojukheon City Museum (Emuseum.go.kr, n.d.-b)

<Fig. 11>

Baeja Seok Juseon Memorial Museum (Museum.dankook.ac.kr, n.d.)

2) 인클루시브 LED 안전조끼의 디자인 제시(형태, 컬러, 소재)

인클루시브 LED 안전조끼의 형태는 전통 배자의 특징 중 광복 이후 짧은 배자의 스타일로 하였으며, 앞면과 뒷면을 연결하는 옆 부분을 <Fig. 9>와같이 얇은 고무줄로 여러 줄 연결하였다<Fig. 16>. 여밈은 전통 배자의 여밈 대신 한복 저고리의 여밈을 추가하였는데, 이는 여밈을 통해 체구가 작은 여성부터 체구가 큰 남성까지 사용할 수 있도록 함이다. 그리고 광복 이후의 배자처럼 앞면보다 뒷면을 조금 길게 하여 뒷면에 LED의 배치가 용이하도록 하였다.

인클루시브 LED 안전조끼는 일상복을 입고 위에 입는 옷이지만, 겉면의 소재는 아웃도어에서 사용하는 투습, 발수, 방수 기능이 있는 원단을 사용하였다<Fig. 12>. 긴장했을 때 발생하는 땀을 배출하고, 비, 눈이 올 때 방수가 되어 쾌적한 환경을 유지할 수 있도록 하였다. 그리고 형태 유지를 위해 안감으로 옥스퍼드 원단을 사용하여 땀 흡수가 되도록 하였고, 기능성 원단 한 종류만 사용하였을 때 떨어지는 보온성을 방지하였다<Fig. 13>. <Fig. 10>과 <Fig. 11>에서 보면 전통 배자의 암홀, 밑단에 검은색 원단을 사용하여 선 장식을 하였다. 이를 응용해 LED 안전조끼의 깃과 암홀, 밑단에 재귀반사 원단을 바이어스 방향으로 재단하여 시접을 정리하고, 장식의 효과를 주었다<Fig. 14, 15>. 재귀반사 원단의 사용은 LED가 고장 났을 때의 가시성을 대비를 위한 것이고, 안전조끼 선행 연구 중 가시성 평가한 연구에서 재귀반사 원단과 LED를 같이 사용했을 때 가시성이 가장 좋다고 하여 본 연구에서도 같이 사용하도록 하였다(Lee, 2010).

컬러는 팬톤(Pantone)에서 제시한 2021년 트렌드 컬러인 노란색과 회색을 메인 컬러로 사용하였다. 기능성 원단을 노란색으로 사용하여, 일상생활에서 회색으로 보이는 재귀반사 원단과 어우러지도록 하였다. 그리고 노란색의 경우 어두운 곳에서 빛이 약하게 있을 때 다른 색에 비해 가시성이 좋은 색이기도 하여 메인 컬러로 선정하였다(Choi et al., 2014). 이와 같은 내용을 <Table 6>으로 정리하였다.

<Table 6>

Inclusive LED Safety Vest Design

2. 인클루시브 LED 안전 조끼의 기능 개발

앞서 살펴본 현재 판매 중인 LED 안전조끼는 대부분 전원 버튼을 통해 LED를 조작할 수 있도록 되어 있었다. 간단한 켜고, 끄기 기능 또는 방향 전환을 할 수 있는 조작 버튼이 있어 사용자가 상황에 따라 손으로 직접 조작해야 하는 부분이 있었다. 만약 사용자가 손을 쓸 수 없을 때나 사용이 불편한 상황에서는 조작이 불가능할 수도 있으며, 조작하다 다른 위험이 발생할 수도 있다. 이를 방지하기 위해 본 연구의 인클루시브 LED 안전조끼에는 손으로 조작이 필요 없는 LED 안전조끼를 개발하고자 하였다. 이에 웨어러블 컴퓨터인 아두이노 릴리패드와 주변 환경의 밝기를 체크할 수 있는 조도센서를 사용하였다.

아두이노 릴리패드는 옷에 부착할 수 있는 작은 컴퓨터로 컴퓨터 공학 전공이 아니더라도 누구나 쉽게 사용하여 웨어러블 기기를 만들 수 있는 마이크로 컨트롤 보드이다. 이는 아두이노에서 제공하는 소프트웨어를 활용하여 원하는 기능을 프로그래밍(코딩) 할 수 있고, 다양한 코딩 소스가 오픈되어 있어 다른 사람이 제공한 소스를 응용하여 개발하는 웨어러블 기기의 기능에 맞게 변경 가능하다(Cha, 2017). 그리고 아두이노 릴리패드는 전용 센서, LED, 전원 장치가 따로 있지만, 원하는 기능에 맞춰 호환 가능한 센서, LCD 디스플레이 등 사용이 가능하다. 본 연구에서 사용한 릴리패드는 세탁이 가능하여 웨어러블 컴퓨터 기능을 가진 의상을 제작할 때 매우 용이하다. 인클루시브 LED 안전조끼 제작 시 사용한 웨어러블 컴퓨터 재료 릴리패드<Fig. 17>, 조도센서<Fig. 18>, LED<Fig. 19>, 전도성 실<Fig. 20>, 배터리<Fig. 21>의 특성과 종류를 <Table 7>로 정리하였다.

<Table 7>

Materials of Inclusive LED Safety Vest

인클루시브 LED 안전조끼의 기능은 사용자 주변의 밝고, 어두움을 조도 센서로 감지하여 조도의 값에 따라 LED 빛이 천천히 깜박이거나 빨리 깜박이도록 아두이노 릴리패드를 코딩해 사용자가 손으로 작동하지 않아도 LED에 빛이 점등, 점멸되도록 하는 것이다. 이를 위해 우선 환경에 따라 변하는 조도센서의 값을 확인하였다. 인클루시브 LED 안전조끼는 대부분 실외에서 사용되는 것을 고려하여 오전 7시, 오후 3시(해 있는 곳, 그늘진 곳), 저녁 6시, 밤 10시의 실외 조도 값을 테스트하였다. 테스트는 조도센서를 컨트롤할 수 있는 릴리패드와 컴퓨터를 연결하고, 릴리패드와 조도 센서를 악어 클립으로 연결하였다. 컴퓨터와 릴리패드 연결되어 있으므로 따로 전력 공급을 위한 배터리는 연결하지 않았다. 그 결과 해가 있을 때는 조도센서의 값이 1000 이상으로 높게 나왔으며, 밤에 가로등 불도 없이 어두울 때는 조도센서의 값이 6으로 나오는 것을 확인할 수 있었다<Table 8>. 이를 참고하여 평균값인 500을 기준으로 500 이상 일 때는 LED가 0.5초 간격으로 깜박이고, 500이하이면 0.1초 간격으로 깜박이도록 하여 총 2가지의 LED 기능을 설정하였다.

<Table 8>

Light Sensor Value Test

3. 인클루시브 LED 안전 조끼의 프로토타입 제작

인클루시브 LED 안전조끼의 프로토타입은 5단계의 과정을 걸쳐서 제작하였다. 첫 번째 과정은 한 사이즈로 다양한 사람이 입을 수 있도록 패턴을 개발하였다. 인클루시브 LED 안전조끼는 하나의 사이즈로 옆선의 고무줄과 앞의 여러 개의 스냅 단추로 사이즈 조절이 가능하게 디자인하여 XL 사이즈의 남성부터 S 사이즈의 여성까지 여러 번의 가봉을 걸쳐서 최적의 패턴을 개발하였다<Table 9>.

<Table 9>

Step 1: The Inclusive LED Safety Vest Pattern Development

두 번째 과정은 사용할 LED의 컬러 선정을 위해 LED 조도(Lux)를 테스트하였다. 아두이노 릴리패드 전용 LED는 단색(흰색, 파란색, 빨간색, 초록색, 노란색)으로 된 것도 있고, RGB 컬러의 LED도 있다. RGB 컬러의 LED는 크기가 단색 LED에 비해 커서 본 연구에서는 사용하지 않았다. 그래서 어두울 때의 가시성이 가장 좋은 것을 사용하기 위해 다섯 개의 단색 LED의 조도(Lux)를 조도 측정 애플리케이션을 이용하여 테스트하였다. 사용한 핸드폰은 삼성 갤럭시 S20 플러스 기종으로 안드로이드 용 “Lux Light Meter & Tools”이란 애플리케이션을 사용하였다. 5가지 모두 동일한 조건으로 LED와 핸드폰의 간격을 5인치 떨어진 곳에서 측정하여 <Table 10>과 같이 정리하였다. 테스트 결과 흰색 LED가 603 Lux로 가장 높게 측정되어 인클루시브 LED 안전조끼를 제작할 때 흰색 LED를 사용하였다.

<Table 10>

Step 2: Monochrome LED Illuminance Test

세 번째 과정은 LED와 릴리패드, 조도센서의 배치를 위한 연결 회로도를 작성하였다. 흰색 LED를 사용하여 인클루시브 LED 안전조끼의 기능을 효과적으로 보여줄 수 있으며, 심미적으로 사용자의 감성을 자극할 수 있도록 LED 배치를 <Fig. 22>와 같이 배치하였다. 릴리패드와 조도센서, 배터리의 배치도 최대한 사용자의 편의와 외관의 심미적인 부분을 고려하였다. 이에 앞면에는 깃 라인을 따라서 LED를 10개씩 배치하고, 뒤에는 조도센서를 중심으로 LED를 바람개비처럼 배치하였다. 릴리패드와 배터리는 안쪽에 주머니를 만들어 외관상 안 보이도록 하였다. 그리고 LED와 릴리패드, 조도센서를 연결하는 회로도를 미리 작성하였다<Fig. 23>. 이를 통해 전도성 실로 손바느질하여 연결되는 아두이노 릴리패드와 조도센서, LED 선들이 서로 합선되는 곳을 미리 파악하여 합선되는 부분의 실과 실 사이에 전류가 통하지 않는 테이프 및 스티커를 붙여 서로 합선되는 것을 방지하도록 하였다. 연결 회로도 작성 시 릴리패드의 센서를 연결하는 a2 핀과 +극, -극을 빼고 모두 LED를 연결하였다. LED 10개를 병렬로 +극끼리 연결하고, -극끼리 연결하여 하나의 그룹으로 묶었다. 그리고 한 그룹의 LED +극은 릴리패드의 2번에 연결하였으며, 동일한 LED의 -극은 릴리패드의 3번에 연결하는 식으로 총 6개의 그룹으로 나중에 프로그래밍(코딩) 했을 때 6개의 그룹을 따로따로 컨트롤하도록 연결하였다.

<Fig. 22>

Step 3: LED, LilyPad, Light Sensor Connection Schematic

<Fig. 23>

Step 3: LED, LilyPad, Light Sensor Connection Schematic

네 번째 과정은 LED 기능을 위한 릴리패드 프로그래밍(코딩)을 하였다. <Fig. 24>는 인클루시브 LED 안전조끼의 기능을 위해 아두이노에서 제공하는 소프트웨어로 LED 효과를 프로그래밍(코딩) 한 것이다. 10개의 LED를 그룹화하여 따로 컨트롤할 수 있도록 연결해 뒷면의 바람개비 모양이 진짜 바람에 의해 돌아가듯이 연출하였다. 조도 값 500을 기준으로 500 이상이면 0.5초 간격으로 돌아가고, 500 이하이면 0.1초 간격으로 돌아가도록 프로그래밍(코딩) 하였다.

<Fig. 24>

Step 4: Programming (coding) Source for the Inclusive LED Safety Vest Function(Table by researchers, 2021)

마지막으로 실제 원단으로 베이스 조끼를 제작하며, 중간에 LED와 릴리패드의 연결 회로도를 참고하여 LED와 릴리패드, 조도센서를 전도성 실로 손바느질하여 연결하였다. 연결이 끝난 후 겉감과 안감을 연결하여 손바느질이 안 보이도록 마무리하여 프로토타입의 인클루시브 LED 안전조끼를 제작하였다<Table 11>.

<Table 11>

Step 5: Complete the Inclusive LED Safety Vest Prototype

4. 인클루시브 LED 안전 조끼의 착의 평가

완성된 인클루시브 LED 안전조끼의 착의 실험 및 평가를 진행하였다. 착의 실험은 성인 여성이 인클루시브 LED 안전조끼를 착용하고, 해가 있는 오전 10시와 해가 없는 밤 10시에 1m, 5m, 10m 떨어진 곳에서 플래시를 킨 상태로 사진을 찍어 예비 사용자들이 인지하는 주관적 관점으로 비교하였다<Table 12>. 착의 평가는 웨어러블 컴퓨터 디자인을 연구하는 대학원생 5명이 1m, 5m, 10m에서 찍은 사진을 보며 토론을 진행하였다. 토론 결과 낮에는 노란 원단 컬러와 반짝이는 LED 빛으로 인해 인클루시브 LED 안전조끼를 입은 사람을 인지하는 것이 가능하며, 특히 낮에 10m 이상 거리가 있을 때는 LED나 재귀반사보다는 노란색 원단 컬러로 구별이 된다고 하여, LED의 밝기 및 효과를 추후 수정해야 한다는 의견이 있었다. 야간에는 LED 빛과 재귀반사의 빛으로 조끼를 입은 사람을 인지할 수 있지만, 재귀반사는 가로등 불빛 아래에서는 반사 빛이 약해 LED 빛으로 인지가 더욱 효과적이라는 의견이 있었다. 그리고 본 연구의 착의 실험에서 조도센서와 LED를 잘 보여주기 위해 사용자가 머리카락을 묶었는데, 이와 관련하여 추후 머리카락이 긴 여성이 착용하였을 때 디자인 변경이 되어야 한다는 의견도 있었다. 이상과 같이 실외에서 사용하는 인클루시브 LED 안전조끼의 가시성을 확인하여 야간뿐만 아니라 낮에도 사고를 예방할 수 있는 안전이 확보되는지 확인하였고, 이를 통해 인클루시브 LED 안전조끼의 주목적이었던 다양한 원인의 교통사고와 야간 활동 때 발생하는 사고를 예방하는 것에 적합하다는 것을 확인할 수 있었다.

<Table 12>

Inclusive LED Safety Vest Wearing Experiment

Ⅳ. 결론

본 연구는 최근 다양한 이동 수단을 사용할 때 발생하는 사고 또는 주, 야간에 차량 고장 또는 1차 교통사고 후 조치하는 운전자 보호, 야간에 활동하며 발생하는 사고 등을 예방할 수 있는 인클루시브 LED 안전조끼 디자인을 개발하고자 하였다. 인클루시브 LED 안전조끼는 안전디자인 영역에 포함되는 것으로 안전디자인과 인클루시브 디자인의 개념, 디자인 특성을 적용할 필요가 있어 이론적 배경으로 안전디자인과 인클루시브 디자인의 개념과 특성, 프로세스를 살펴보았다. 이론적 배경에서 정리한 프로세스를 바탕으로 인클루시브 LED 안전조끼의 제작 가이드라인을 정리하였고, 정리한 제작 프로세스를 기준으로 웨어러블 컴퓨터 하드웨어인 릴리패드와 조도센서 사용해 별도의 LED 제어 장치가 필요 없고, 남녀노소 누구나 착용 가능한 인클루시브 LED 안전조끼를 제작하였다. 연구 결과는 다음과 같다.

안전디자인은 안전을 최우선으로 하는 디자인 개념으로 안전성과 기능성, 심미성을 모두 고려하여 디자인을 해야 하며, 안정성을 우선으로 하는 디자인으로 모든 사람을 배려해야 한다. 이에 인클루시브 디자인은 인간 중심적, 배려하는 디자인 개념 중 하나로 유니버설 디자인과 같은 맥락이지만 다양한 상황과 모든 사용자를 포괄할 수 있는 디자인을 말한다. 이런 안전디자인과 인클루시브 디자인 개념을 바탕으로 각각의 디자인 특성과 프로세스를 비교하여 공통된 키워드 안전성, 포괄적/포용성, 필요성/기능성, 편리성, 현실성, 접근성 총 6개를 도출하였고, 이를 기반으로 인클루시브 LED 안전조끼 제작의 프로세스(문제 인식, 정보 수집 및 분석, 아이디어 및 디자인 제시, 프로토타입 제작, 평가)와 프로세스 과정 별 가이드라인을 정리하였다.

현재 제작되고 판매되는 LED 안전조끼에 대한 현황을 6개의 키워드로 나눠 비교 분석하였다. 국내에서 판매되는 안전조끼는 빛에 반사되는 원단 또는 밴드를 사용한 것이 대부분이다. 일부 LED가 부착된 조끼도 있었으나 눈이 띄지 않는 LED의 배치와 LED 크기, 배터리로 인해 무겁다는 단점이 있었다. 그리고 국외에서는 자전거를 타는 사람 또는 마라토너들을 위한 LED로 방향 표시가 되는 안전조끼가 개발되었다. 그러나 이 조끼는 사용자가 별도의 버튼을 사용하여 LED의 불빛을 제어해야 하는 불편함이 있었다.

이론적 배경의 선행연구를 통해 정리한 인클루시브 LED 안전조끼 제작 프로세스와 가이드라인을 적용하여 인클루시브 LED 안전조끼를 디자인하고, 제작하였다. 릴리패드라는 웨어러블 컴퓨터 하드웨어와 운전자의 환경을 감지하는 조도(빛) 센서를 사용해 별도의 LED 제어 장치가 없이 주변 환경의 빛의 밝기에 따라 LED 빛이 들어오도록 기능을 설정하고, 남녀노소 누구나 착용 가능하도록 디자인하였다.

인클루시브 LED 안전조끼는 다양한 상황의 사고예방으로 입는 것으로 사용자의 안정감을 위해 한국 전통 복식 중 배자의 디자인 요소를 응용하여 디자인하였다. 기본 소재는 야외에서 어느 날씨에 구애받지 않아야 한다는 점을 기준으로 통풍과 방수이 기능성 아웃도어 원단과 옥스퍼드 원단을 사용하고, 원단의 컬러는 밤에 LED 불빛이 있을 때와 낮에 LED 불빛이 없을 때 모두 눈에 잘 띄는 노란색으로 선정하였다. 그리고 반사광 기능이 있는 재귀반사 원단 사용하여 깃, 암홀, 밑단 등 바이어스 마감 처리해 LED 불빛이 고장 났을 때를 대비하도록 하였다. 그리고 이론적 배경에서 시판 중인 LED 안전조끼의 불편사항을 확인한 결과를 보안하기 위해 아두이노 릴리패드와 조도센서를 사용하여 사용자가 별다른 LED의 조작 없이 LED 빛이 점등, 점멸 되도록 기능을 추가하였다.

이에 실제 인클루시브 LED 안전조끼의 프로토타입을 5단계의 과정을 걸쳐 제작하였다. 첫 번째, 한 사이즈로 다양한 사용자에게 적용 가능한 패턴 개발을 하여 앞여밈은 스냅 단추로 본인의 사이즈에 맞게 여밀 수 있도록 하였으며, 앞판과 뒤판을 연결하는 옆면을 사이즈 조절 가능한 고무줄로 디자인하였다. 여러 번의 가봉을 통해 남성, 여성 모두 착용 가능한 조끼를 디자인하였지만, 어린아이를 위한 사이즈는 추후 추가해야 할 것이다. 두 번째, 안전조끼에 사용되는 LED의 컬러 선정을 위해 단색 LED들의 조도 테스트를 하여 흰색 LED를 사용하였다. 세 번째, LED와 릴리패드, 조도센서의 연결을 위해 미리 LED이 배치와 연결 회로도를 작성하여 전도성 실로 연결하였을 때 합선되는 부분을 미리 확인하고 실과 실 사이에 테이프를 붙이거나 다른 원단을 덧붙이는 방식으로 합선을 방지하였다. 그리고 LED와 릴리패드, 조도센서 연결 시 주의 사항을 미리 체크하여 LED 효과 기능에 문제 발생하지 않도록 하였다. 네 번째, 연결 회로도를 기반으로 아두이노에서 제공하는 소프트웨어를 이용해 인클루시브 LED 안전조끼의 LED 효과를 위한 프로그래밍(코딩)을 하였다. 조도센서의 값 500을 기준으로 500 이상이면 LED 빛이 0.5초 간격으로 깜박이고, 500 이하이면 LED 빛이 0.1초 간격으로 빠르게 깜박이도록 하였다. 기준이 되는 조도 값 500은 오전 7시, 낮 3시(해 있을 때, 그늘질 때), 저녁 6시, 밤 10시 실외의 조도 값을 테스트하여 평균값으로 정한 것이다. 마지막으로 실제 원단과 LED, 릴리패드, 조도센서를 사용하여 프로토타입을 완성하였다.

완성된 프로토타입의 인클루시브 LED 안전조끼는 실외에서 착의 실험 후 대학원생 5명이 토론을 진행하여 가시성 및 안정성을 평가하였다. 낮에는 노란 원단으로 가시성이 확보되었지만, LED 빛의 가시성을 보강해야 한다는 것을 확인하였고, 밤에는 LED 빛과 재귀반사의 빛으로 10m 이상일 때도 안전조끼를 입은 사람이 인지가 되어 가시성이 우수한 것을 확인하였다. 가시성의 확보는 안정성과 연관된 것으로, 이 결과를 통해 가시성이 우수한 인클루시브 LED 안전조끼가 주목적이었던 야간 활동의 교통사고 예방에 도움이 되는 할 수 있다.

따라서 본 연구는 안전디자인과 인클루시브 디자인 개념과 디자인 특성을 적용한 웨어러블 컴퓨터 디자인 개발의 기초자료로서 의의가 있다고 사료된다. 또한 안전디자인과 인클루시브디자인 개념이 적용된 패션디자인 또는 웨어러블컴퓨터 디자인 제품의 상용화를 위한 후속 연구가 지속적으로 이뤄져야 할 것이다. 후속 연구에서는 배자를 응용한 디자인의 사용자 만족도 조사, 그리고 인클루시브 LED 안전조끼의 세탁 후 오작동 테스트, 머리카락이 긴 여성이 착용 시 작동 테스트 등 다양한 상황에서 인클루시브 LED 안전조끼를 착용하고, 다양한 사용자에게 착장 평가를 진행해야 할 것이다. 이뿐만 아니라 웨어러블 컴퓨터 디자인의 상용화를 위해 안전디자인과 인클루시브 디자인의 개념이 적용되는 프로세스를 더욱 체계적으로 연구해야 할 것이다.

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