Development and Validation of a Virtual Fit Assessment Method for Pilot Oxygen Mask Design Wonsup Lee 1 , Donghoon Son 2 , Daehan Jung 2 , Seikwon Park 3 , Hee-Eun Kim 4 , Heecheon You 1 , Minji Yoo 5 , and Chunsik Park 5 1 Department of Industrial Engineering, Pohang University of Science and Technology, Pohang, Korea 2 Department of Mechanical Engineering, Air Force Academy, Cheongwon, Korea 3 Department of Systems Engineering, Air Force Academy, Cheongwon, Korea 4 Department of Clothing & Textiles, Kyungpook National University, Daegu, Korea 5 Air Force Logistics Command, ROKAF, Daegu, Korea ABSTRACT Objective: 본 연구는 조종사 산소마스크 개발을 위한 3차원 안면 scan data 기반의 가상 착의 평가(virtual fit assessment) 방법을 개발하여 산소마스크 형상 설계에 적용하고 설계된 형상을 가상 및 실제 환경에서 평가 하였다. Background: 안전하고 원활한 비행 임무 수행을 위해 조종사 산소마스크는 사용자의 안면 형상에 불편 없이 착용되어야 하지만 미공군의 안면 특성을 기반으로 설계된 현 조종사 산소마스크는 한국인 조종 사들의 안면에 적합하지 않아 압박으로 인한 통증이나 산소누설을 유발시키고 있다. Method: 본 연구는 한 국인 조종사들의 3차원 안면 scan data에 마스크 CAD를 가상 착용하여 안면 부위별 마스크의 밀착/압박도 를 평가할 수 있는 가상 착의 평가 방법을 개발하고 한국인 조종사에 적합한 산소마스크 형상 설계 및 평 가에 적용하였다. 본 연구는 가상 착의 평가 방법을 이용하여 한국 공군 조종사 121명의 3차원 안면 형상 에 적합하도록 산소마스크 형상을 개선하고, 개선된 산소마스크를 시제품으로 개발하여 실제 한국 공군 조 종사 20명을 대상으로 설계 개선 효과를 평가(주관적 설문 평가 및 압박도 측정 평가)하였다. Results: 가상 착의 평가 방법 기반으로 개선된 산소마스크는 기존 마스크에 비해 밀착/압박도가 평균 27% 개선되었으며, 안면 부위들에 대한 주관적인 선호도가 유의하게(α = 0.05) 높았다(36 ~ 50%). 또한, 압박도 측면에서 개선 마 스크는 기존 마스크에 비해 안면 부위별 균일한 압박도를 보였으며, 과도하게 압박되던 부위의 압박도는 0.6 ~ 0.7배 감소하였고, 밀착이 결여되던 부위의 밀착도는 1.3 ~ 1.7배 향상되었다. Conclusion: 가상 착의 평 가 방법을 기반으로 설계 개선된 산소마스크는 기존 마스크에 비해 압박 및 밀착도와 주관적 선호도 측면 에서 한국 공군 조종사의 안면에 적합한 것으로 파악되었다. Application: 가상 착의 평가 방법은 다양한 호 흡구(방독면, 산업용 방진마스크 등)와 안면 보호구와 같은 안면 착용 제품들의 형상 설계 유용하게 활용될 수 있다. Keywords: Pilot oxygen mask, Virtual fit assessment, Respirator design, Ergonomic experiment 1. Introduction 조종사 산소마스크는 전투기 조종사들이 안전하고 원 활하게 임무를 수행할 수 있도록 지원하는 중요한 장비이 나 미국 공군 안면부 data를 기반으로 설계되어 일부 한국 공군 조종사에 맞지 않고 코 부위에 과도한 압박감이나 산 소 누설을 발생시키는 것으로 나타났다. 조종사 산소마스 크는 조종사의 코와 입을 동시에 덮는 반면형(half-face) 마 스크로서 산소가 희박한 높은 고도에서 임무를 수행하는 조종사에게 지속적이고 안정적인 산소 공급을 도와준다. 또한, 마스크의 내부에는 마이크가 장착되어 조종사가 용 이하게 통신할 수 있도록 한다. 하지만 최신예 전투기 (F-15K, KF-16 등)를 조종하는 한국 공군 조종사들이 착용 하는 산소마스크(MBU-20/P)는 Churchill et al. (1977)이 측정 한 미공군의 안면부 측정 자료와 Gross et al. (1997)이 수집 한 미공군 조종사 60명의 3차원 안면 scan data 이용하여 설 계되었기 때문에 한국인 조종사의 얼굴에 적합하지 않아