ISSN 1975-8359(Print) / ISSN 2287-4364(Online) The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers Vol. 63, No. 7, pp. 956～961, 2014 http://dx.doi.org/10.5370/KIEE.2014.63.7.956 956 측면낙상 시뮬레이션용 대퇴골 모델 개발에 관한 연구 Development of Femoral Bone Model of Human Body for Simulation of Side Falls 박 지 수 * ․구 상 모 ** ․김 충 현 † (Ji Su Park․Sang-Mo Koo․Choong Hyun Kim) Abstract - Due to the increasing needs of anti-fall device for elderly, it is required to develop the test rigs for fall simulation. The femoral bone model consists of silicone and steel is used as an effective device to simulate falls. In this work, we propose five different femoral bone models and analyse them by using a commercial FEA tool. It has been shown that two kinds of simplified models exhibit the simulated side falls with an error range of ~1% in the impact load of femoral neck compared with full model. Especially, the upper tissue model is found to provide us with the best efficient test environment, attributable to its simple structure. Key Words : Falls, Femoral bone model, Impact load, Femoral neck, FEA(Finite-Element Analysis) † Corresponding Author : Center for Bionics, Biomedical Research Institute (BRI), Korea Institute of Science and Technology (KIST), Korea Biomedical Engineering, KIST Seoul Campus, Korea University of Science and Technology (UST), Korea E-mail : chkim@kist.re.kr * Center for Bionics, BRI, KIST, Korea Dept. of Electronic Materials Engineering, Kwangwoon University, Korea ** Dept. of Electronic Materials Engineering, Kwangwoon University, Korea Received : May 26, 2014; Accepted : June 16, 2014 그림 1 대퇴골 모식도 Fig. 1 Schematic of femoral bone 1. 서 론 생활환 및 의료서비스 질의 선으로 인한 평균수명의 상승은 노인 인구의 증가로 이어지 있다. 이러한 인구구 성의 변화와 더불어 노인질환 및 사사례에 대한 심이 집중되 있다. 특히 령노인에 낙상사는 치명적이다. 낙상을 험한 령노인의 1년 내 사망률이 그렇지 않은  우에 비하여 2배에 달한다는 통는 그 위험성을 잘 설 명해 주 있으며 이에 대한 대비책이 요구되 있다[1]. 선진국에서는 폴리머소재를 이용한 충흡수용 패드를 엉 덩이 부위에 배치한 전용팬티 등이 발되어 요양원, 재활병 원 등 령노인 대상의 복지시설에서 실제 적용되 있다. 이러한 충흡수용 폴리머 패드를 이용한 엉덩이 보호대의 위치에 따른 충흡수동변화를 살펴보는 연구가 진행된 바 있다[2,3,4]. 그 외에 낙상발생시 대퇴 부(femoral neck)에 하중이 집중되면서 절이 발생하기 쉽다는 점에 착안하여 대퇴 부의 응력집중에 대한 해석적 연구를 진 행하 이를 바탕으로 엉덩이 보호대의 성능을 분석한 바 있다[5-8]. 한국학기술연구원(KIST)의 우, 에어백을 이용한 신체 충완화장치를 발연구를 통하여 PVC(polyvinyl chloride) 로 제작한 에어백을 이용한 낙상시험을 통하여 신체충완 화장치성능을 찰하 특허를 등록한 바 있다[8,9]. 전술한 바와 이 낙상충에 대한 여러 가지 연구가 진 행되어 왔으나 적용된 충시험장치와 시험방법, 피시험자의 체조 등이 서로 다른 로 인하여 시험의 직접적 인 비교평가를 위한 기준이 모호하기 때문에 충흡수 패드 등의 충완화 메커니즘을 제대로 밝혀내지 못하 있다. 이에 본 연구에서는 신체충완화장치의 성능선을 위한 기초연구로서 낙상이 발생할 우 인체에 미치는 충량을 유한요소해석 툴로 분석함으로써 충하중 해석 시험의 기반을 마련하자 하였다. 2. 해 석 유한요소해석 툴인 ANSYS Ver. 13를 이용하여 인체가 옆으로 넘어지는 측면낙상으로 인한 인체충을 찰하 낙상시뮬레이션을 위한 실험조을 도출하였다. 2.1 해석모델 대퇴(femoral bone)의 형상은 Fig. 1 다. 각부 제원 은 Table 1의 50~60대 한국여성 신체자료를 이용하여 Fig. 2와 이 모델링하였으며[10,11,12], 대퇴 주위의 연조직 (soft tissue, 이하 tissue) 구성방식은 Fig. 3에 나타내었다.