KR102613393B1 - 동적 및 정적 데이터를 이용한 신발창의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면은, (a) 착용자의 발에 인가되는 압력을 측정하는 제1 센서, 및 착용자의 발의 자세를 검출하는 IMU(Inertial Measurement Unit)를 포함하는 제2 센서를 포함하는 센서부; 타이머 및 GPS를 포함하는 전자모듈; 및 상기 제1 센서와 상기 전자모듈을 연결하는 배선을 포함하는 기판;을 포함하는 인솔을 통해 데이터를 수집하는 단계; (b) 상기 데이터에 기반하여 운동 상태에 관한 동적 데이터 및 발의 자세에 관한 정적 데이터를 생성하는 단계; 및 (c) 상기 동적 및 정적 데이터 중 적어도 하나에 기반하여 신발창 모델을 생성하는 단계; 및 (d) 상기 신발창 모델에 기반하여 신발창을 제조하는 단계;를 포함하는 신발창의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 신발창의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는, 인솔로부터 획득한 착용자의 동적 및 정적 데이터를 이용한 신발창의 제조방법에 관한 것이다.
신발은 인체의 발 부위를 보호하기 위해 착용하는 것으로서 다양한 형태와 종류로 제작되어 판매되고 있으나, 통상적으로는 발등과 발목 부위를 덮어서 보호하는 갑피(upper)와 발바닥을 보호하면서 지면과의 마찰력을 높여 보행성을 향상시키는 동시에 보행 시 발바닥에 가해지는 충격을 완화시키는 신발창(sole)으로 구성되어 있다.
상기 신발창은 보행 시 인체의 하중을 탄력적으로 분산시키고 지지할 수 있도록 완충력이 우수한 고무나 발포 수지 또는 스펀지 재질 등으로 이루어진 중창(midsole)과 상기 중창의 바닥면에 부착되어 보행 시 마찰력을 부여하기 위해 고무 재질로 이루어진 밑창(outsole)으로 이루어진다.
일반적으로 중창은 대체로 에틸렌비닐아세테이트(Etylene Vinyl Acetate, EVA), 폴리우레탄(Polyurethane) 등을 주 성분으로 하는 발포체로 이루어질 수 있으며, 이러한 발포체는 중창뿐만 아니라 밑창까지 확대 적용되고 있다. 발포체는 원료 조성물의 팽창을 수반하는 성형 과정을 거쳐 제조된다. 이러한 과정에서 원료 조성물로 구성된 벽(wall)으로 둘러싸인 다수의 셀(cell)이 형성되며, 상기 셀의 내부에는 원료 조성물에 포함된 발포제 유래의 가스상 물질이 충진된다.
상기 발포체는 주로 일정 수준의 탄성과 그에 따른 복원력을 가진다. 상기 발포체의 변형 및/또는 복원 속도는 상기 발포체의 반발탄성과 충격흡수특성에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 발포체의 반발탄성이 크고 충격흡수특성이 작을수록 변형 및/또는 복원 속도가 빨라지는 반면에, 반발탄성이 작고 충격흡수특성이 클수록 변형 및/또는 복원 속도가 느려진다. 반발탄성은 상기 발포체의 내구성에 기여하고, 상기 발포체로 압력이 인가되는 방향과 반대 방향으로 작용하여 착용자에게 운동 기능성과 편의성을 제공할 수 있다. 충격흡수특성은 상기 발포체로 압력이 인가되는 방향과 동일한 방향으로 작용하여 착용자에게 부드러운 착화감을 제공할 수 있다. 특히, 상기 발포체가 일정 수준의 충격흡수특성을 가지는 소재를 포함하는 경우, 상기 발포체의 반발탄성을 낮추어 내슬립특성을 개선할 수 있다.
한편, 일반적으로 기성 신발창은 대량생산을 통해 일괄적인 모양으로 제조된다. 이런 기성품은 매장에 진열되어 착용자가 색상 및 디자인을 선택한 후 신발 사이즈를 기준으로 착용하여 발에 맞는 신발을 구매하거나, 온라인 상에서 사이즈와 디자인을 보고 선택하여 구매하는 방식으로 제공되고 있다.
다만, 사람의 발 형상과 보행 패턴은 개인별로 상이하므로 신발을 선택할 때 단순히 발의 치수만을 고려할 수 없으며, 좌우 발 치수, 발등의 두께, 발볼의 넓이, 개인의 착용감, 기호도가 달라 기성품으로는 모든 착용자들을 만족시키는 것은 불가능하다. 또한, 발의 외형적인 크기, 예를 들어, 발 직선거리, 발볼 거리, 발꿈치 너비, 발 볼 둘레 등으로 인한 신발의 형상뿐만 아니라 발의 건강 상태나 운동 등에 필요한 경우에 따른 최적화된 신발이 요구된다.
족저근막염, 관절염, 순환장애, 중족골통증, 무릎 통증, 아킬레스건염 등의 발 관련 질환이 있는 착용자의 경우 기성 신발을 착용하는 경우 발의 질환이 심각해질 우려가 있고 합병증 등의 기타 질환으로 이어질 수 있다. 이러한 발 질환을 가진 착용자는 맞춤형 신발을 착용함으로써 발 질환의 악화예방 및 기타 부상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 맞춤형 신발은 착용자가 착용하고 걸을 때의 체중으로부터 올 수 있는 충격을 기성 제품보다 양호하게 분산시키거나, 격렬한 운동 중에 발걸음을 내딛거나 발이 회전될 때 부상당하기 용이한 발, 발목, 다리, 무릎, 등 등에 대한 부상을 방지할 수 있다.
3D 스캐너를 이용하여 발을 스캐닝하여 가상 착화상태로 제시하고 착용자가 요구하는 정보를 데이터화하고, 이 데이터를 기반으로 3D 프린터를 이용하여 신발을 제조하는 방식이 제안되기도 하였으나, 3D 스캐너를 이용한 가상 착화상태의 구현은 착화감, 쿠션감 등의 실제적인 착화상태의 구현이 불가능하여 착용자의 만족감을 높이는데 한계가 있다.
따라서, 착용자의 건강 상태, 사용 목적, 및 다양한 기호도를 만족시킬 수 있는 맞춤형 신발창과 그 제조기술에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 착용자의 보행 패턴, 건강 상태, 사용 목적 및 다양한 기호도에 부합할 수 있고, 내구성을 개선함과 동시에 경제성과 생산성을 개선할 수 있는 신발창의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, (a) 착용자의 발에 인가되는 압력을 측정하는 제1 센서, 및 착용자의 발의 자세를 검출하는 IMU(Inertial Measurement Unit)를 포함하는 제2 센서를 포함하는 센서부; 타이머 및 GPS를 포함하는 전자모듈; 및 상기 제1 센서와 상기 전자모듈을 연결하는 배선을 포함하는 기판;을 포함하는 인솔을 통해 데이터를 수집하는 단계; (b) 상기 데이터에 기반하여 운동 상태에 관한 동적 데이터 및 발의 자세에 관한 정적 데이터를 생성하는 단계; 및 (c) 상기 동적 및 정적 데이터 중 적어도 하나에 기반하여 신발창 모델을 생성하는 단계; 및 (d) 상기 신발창 모델에 기반하여 신발창을 제조하는 단계;를 포함하는 신발창의 제조방법을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 동적 데이터는, 압력중심(center of pressure)의 이동궤적, 착지부위, 착지시간, 제1 속도(보/시간), 제2 속도(거리/시간), 보폭, 체중 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 정적 데이터는 족저부의 형태 및 보행각 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
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일 실시예에 있어서, 상기 전자모듈은 상기 기판의 아치부의 내측에 위치하고, 상기 제2 센서는 상기 전자모듈의 내부에 위치할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 신발창 모델은 2 이상의 제1 단위 격자를 포함하는 제1 격자부, 및 2 이상의 제2 단위 격자를 포함하되 상기 제1 격자부에 연결되는 제2 격자부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 단위 격자의 면적 및 프레임 두께 중 적어도 하나는 상이할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 동적 및 정적 데이터 중 적어도 하나에 기반하여 상기 제1 및 제2 격자부의 경도 및 반발탄성 중 적어도 하나를 포함하는 제1 데이터를 얻는 단계; (c2) 상기 제1 데이터에 기반하여 상기 제1 및 제2 단위 격자의 면적 및 프레임 두께 중 적어도 하나를 포함하는 제2 데이터를 얻는 단계; 및 (c3) 상기 제2 데이터에 기반하여 상기 신발창 모델을 생성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 및 제2 격자부의 경도 및 반발탄성 중 적어도 하나는 상이할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계에서 상기 동적 및 정적 데이터, 상기 제1 및 제2 데이터 중 적어도 하나를 입력값으로 하여 학습된 인공신경망을 이용하여 상기 신발창 모델을 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 (d) 단계는 적층가공에 의해 수행될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 적층가공은 토출구의 직경이 상이한 제1 및 제2 단위 노즐을 포함하는 장치를 이용하여 수행될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 (d) 단계는, (d1) 상기 제1 단위 노즐을 이용하여 상기 제1 격자부를 제조하는 단계; 및 (d2) 상기 제2 단위 노즐을 이용하여 상기 제2 격자부를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 (d) 단계에서 상기 제1 및 제2 단위 노즐의 전환은 연속적으로 이루어질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 단위 격자의 프레임 두께는 상기 제1 및 제2 단위 노즐의 토출구의 직경에 의해 결정되고, 상기 토출구의 직경은 0.5~2.5mm일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 신발창의 제조방법은, 착용자의 발에 인가되는 압력을 측정하는 제1 센서, 및 착용자의 발의 자세를 검출하는 IMU(Inertial Measurement Unit)를 포함하는 제2 센서를 포함하는 센서부; 타이머 및 GPS를 포함하는 전자모듈; 및 상기 제1 센서와 상기 전자모듈을 연결하는 배선을 포함하는 기판;을 포함하는 인솔을 통해 데이터를 수집하고, 상기 데이터에 기반하여 운동 상태에 관한 동적 데이터 및 발의 자세에 관한 정적 데이터를 구분하여 생성하며, 상기 동적 및 정적 데이터 중 적어도 하나에 기반하여 생성된 신발창 모델을 이용하여 신발창을 제조함으로써, 신발창을 제조하는데 필요한 데이터의 유효성 및 정확성을 현저히 개선하여 착용자의 보행 패턴, 건강 상태, 사용 목적 및 다양한 기호도에 부합함과 동시에 내구성이 개선된 신발창을 제조할 수 있고, 제조공정의 경제성과 생산성을 개선할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신발창의 제조방법을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인솔의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 족저압 데이터를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력중심의 이동궤적를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신발창 모델의 생성과정을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자부의 단면을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 신발창 모델을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공신경망을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층가공장치를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인솔의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 족저압 데이터를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력중심의 이동궤적를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신발창 모델의 생성과정을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자부의 단면을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 신발창 모델을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공신경망을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층가공장치를 나타낸다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신발창의 제조방법을 나타낸다. 도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신발창의 제조방법은, (a) 착용자의 발에 인가되는 압력을 측정하는 제1 센서, 및 착용자의 발의 자세를 검출하는 IMU(Inertial Measurement Unit)를 포함하는 제2 센서를 포함하는 센서부; 타이머 및 GPS를 포함하는 전자모듈; 및 상기 제1 센서와 상기 전자모듈을 연결하는 배선을 포함하는 기판;을 포함하는 인솔을 통해 데이터를 수집하는 단계; (b) 상기 데이터에 기반하여 운동 상태에 관한 동적 데이터 및 발의 자세에 관한 정적 데이터를 생성하는 단계; 및 (c) 상기 동적 및 정적 데이터 중 적어도 하나에 기반하여 신발창 모델을 생성하는 단계; 및 (d) 상기 신발창 모델에 기반하여 신발창을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 (a) 단계에서, 착용자의 족저부에 의해 가압되는 인솔을 통해 데이터를 수집할 수 있다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인솔(좌측)의 평면도이다. 도 3을 참고하면, 상기 인솔은, 착용자의 발에 인가되는 압력을 측정하는 제1 센서, 및 착용자의 발의 자세를 검출하는 IMU(Inertial Measurement Unit)를 포함하는 제2 센서를 포함하는 센서부; 타이머 및 GPS를 포함하는 전자모듈; 및 상기 제1 센서와 상기 전자모듈을 연결하는 배선을 포함하는 기판;을 포함할 수 있다.
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상기 제1 센서는 착용자의 기립(standing), 보행(walking) 및 주행(running) 중 적어도 하나의 상태에서 발의 전족부, 중족부, 아치부 및 후족부에 인가되는 압력을 측정하고 및 압력중심(center of pressure)의 이동궤적을 추적함으로써 착용자의 활동 간 인체의 각 부위에 전달되는 하중 내지 충격을 정밀하게 측정, 분석, 평가할 수 있을 뿐만 아니라, 착용자의 부상을 예방, 치료, 진단할 수 있다.
상기 제2 센서는 착용자의 발의 자세를 검출하는 IMU(Inertial Measurement Unit)를 포함할 수 있다. 상기 IMU는 이동 관성을 측정할 수 있는 가속도센서, 회전 관성을 측정할 수 있는 자이로센서, 방위각을 측정할 수 있는 지자기센서로 이루어진 하나의 통합된 센서를 의미한다. 3차원 공간에서의 자유로운 움직임을 측정하기 위해 상기 IMU에 포함된 각각의 가속도센서, 자이로센서 및 지자기센서는 모두 3축으로 구성될 수 있고, 착용자의 발의 자세 내지 상태(3축 가속도 및 각속도)를 측정, 검출할 수 있다.
상기 제2 센서는 상기 기판의 전족부(발가락 영역), 중족부(볼 영역) 및 후족부(뒤꿈치 영역) 중 적어도 일부에 위치하여 상기 배선 및 그 연결 방식에 따라 상기 전자모듈과 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 센서를 상기 기판의 아치부의 내측에 위치한 상기 전자모듈의 내부에 위치시킴으로써, 상기 기판으로부터 상기 제2 센서 및 상기 전자모듈을 연결하기 위한 배선을 생략하여 인솔 제조 시 작업성, 생산성을 개선할 수 있고, 상기 제2 센서 및 상기 전자모듈을 연결하는 배선의 손상, 파손, 단선 등에 따른 오류 내지 오작동을 원천적으로 방지할 수 있다.
상기 전자모듈은 타이머, GPS, 배터리, 통신모듈 등을 포함할 수 있고, 착화감, 쿠셔닝 특성을 확보함과 동시에 그 파손을 방지하기 위해 상기 인솔의 아치부에 위치할 수 있다. 상기 타이머는 상기 센서부에 의해 측정, 수집되는 데이터의 주기적 해석, 실시간 해석과 같은 시계열적 해석과 그에 따른 동적 및/또는 정적 데이터와, 그에 기반한 신발창 모델의 생성에 기여할 수 있고, 상기 GPS는 착용자의 위치와 이동거리를 파악, 측정할 수 있다.
상기 전자모듈은 상기 센서부로부터 제공된 데이터를 측정하고 취득하기 위한 펌웨어를 포함할 수 있다. 상기 펌웨어는 상기 전자모듈의 내부 및/또는 외부에 구비된 메모리에 포함될 수 있고, 상기 센서부로부터 제공된 데이터를 입력받고 상기 통신모듈을 통해 외부 장치 및/또는 그에 설치된 소프트웨어와의 데이터 통신을 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 배터리는 상기 배선을 통해 상기 기판의 상기 센서부 및/또는 상기 전자모듈에 전력을 공급하며, 상기 통신모듈은 상기 배선을 통해 상기 센서부로부터 신호, 데이터를 수신하여 외부 장치로 송신, 바람직하게는, 무선으로 송신할 수 있다.
상기 외부 장치는 착용자 휴대폰 단말기, 관리자 휴대폰 단말기, 서버 등일 수 있다. 상기 통신모듈과 상기 외부 장치 사이의 통신 방식은 근거리인 경우에 블루투스일 수 있고, 와이파이, 무선통신(무전기) 또는 인터넷일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그 외 상기 센서부, 상기 통신모듈 등을 이용한 통신방법으로는 한국특허출원 제10-2013-7024781호, 한국특허출원 제10-2012-0126930호 등에 기재된 것을 참고하여 적용할 수 있다.
상기 통신모듈은 상기 기판에 위치한 상기 센서부 외에도 착용자의 상태를 추가로 검사할 목적으로 착용자의 몸에 부착된 외부 센서(미도시)와 무선으로 데이터를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 외부 센서는 착용자의 관절 부위, 상기 관절 부위에 연결된 복수의 뼈 부위 또는 이들의 조합에 부착될 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어, "관절 부위", "뼈 부위"는 착용자의 관절 또는 뼈의 상부에 위치하는 착용자의 표피 또는 그 주변을 의미할 수 있고, "부착"은 접착제, 점착제 등에 의한 부착뿐만 아니라 밴드 등을 이용한 물리적, 기계적 결합을 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
착용자의 관절 부위, 예를 들어, 무릎 관절, 고관절, 척추 관절, 경추 관절 등에 외부 센서를 장착한 경우에, 상기 통신모듈은 상기 센서부로부터 제공된 데이터와 관절 부위의 상기 외부 센서로부터 제공된 데이터를 모두 상기 외부 장치에 송신할 수 있다. 이 경우, 착용자의 관절 운동량과 발의 하중의 데이터를 분석하여, 착용자의 부상의 위험을 방지하는데 사용할 수 있다.
또한, 상기 외부 센서는 관절 부위에 연결된 복수의 뼈 부위에 부착될 수 있다. 예를 들어, 상기 외부 센서는 무릎 관절에 연결된 정강뼈(경골) 및 넙다리뼈(대퇴골) 부위, 즉, 종아리 및 허벅지에 각각 부착될 수 있다. 정강뼈 및 넙다리뼈 부위에 각각 부착된 외부 센서는 착용자의 활동에 의해 관절에 가해지는 하중을 추적, 역산하여 상기 외부 장치에 송신할 수 있다.
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상기 기판은 종래 적용된 가요성 합성수지제 기판을 보다 얇은 섬유 원단으로 대체한 것으로서, 착용감 및/또는 쿠셔닝 특성에 실질적으로 영향을 미치지 않는 소재로 이루어질 수 있다. 상기 기판은 평면 방향으로 족형에 맞추어 연장되어 상기 인솔의 상면을 구성할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판은 상기 인솔의 상면에 부착, 결합될 수 있다.
필요에 따라, 상기 인솔은 상기 제1 및 제2 센서 외에, 온도센서, 습도센서 등을 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 (a) 단계에서 수집된 상기 데이터는 소정의 데이터베이스에 저장될 수 있다. 상기 데이터베이스는 미리 정해진 기간 동안 저장된 상기 데이터를 자동적으로, 또는 착용자의 명령에 따라 수동적으로 삭제하는 데이터 관리 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 (a) 단계에서, 상기 데이터는 미리 정해진 시간 간격으로, 또는 실시간으로 수집되므로 수집 기간이 길어질수록 상기 데이터베이스의 저장 용량이 감소하게 되고, 그에 따라 상기 데이터베이스의 데이터 처리에 과도한 부하가 인가될 수 있다. 또한, 상기 (c) 단계에서 생성되는 상기 신발창 모델은 신발창의 제조에 관한 명령(주문)을 실행하는 시점, 또는 그로부터 미리 정해진 기간 동안 과거로 소급하여 수집된 데이터에 기반하여 제작되므로, 그보다 더 과거의 데이터는 신발의 제작에 불필요하다. 따라서, 상기 데이터베이스는 미리 정해진 기간, 예를 들어, 신발창의 제조에 관한 명령 시점을 기준으로 1월~3월 이전에 수집, 저장된 데이터를 자동으로 삭제하거나, 착용자의 명령에 따라 수동으로 삭제하는 데이터 관리 수단을 더 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 (b) 단계에서, 상기 데이터에 기반하여 운동 상태에 관한 동적 데이터 및 발의 자세에 관한 정적 데이터를 생성할 수 있다.
상기 동적 데이터는 상기 제1 센서에 의해 측정된 압력에 기반한 것으로서, 필요에 따라, 여기에 상기 전자모듈에 포함된 상기 타이머에 의해 측정된 시간 및/또는 상기 GPS에 의해 파악된 위치 정보를 조합하여 얻어질 것일 수도 있다. 상기 동적 데이터는 상기 제1 센서에 의해 측정된 압력값, 압력중심(center of pressure, COP)의 이동궤적을 포함할 수 있고, 상기 압력값으로부터 산출된 착용자의 체중, 상기 압력중심의 이동궤적으로부터 검출된 착지부위를 더 포함할 수 있다.
상기 동적 데이터는 상기 제1 센서에 의해 측정된 압력과 상기 타이머에 의해 측정된 시간을 조합하여 생성된 착지시간, 제1 속도(보/시간)을 포함할 수 있고, 여기에 상기 GPS에 의해 파악된 위치 정보를 조합하여 생성된 제2 속도(거리/시간), 보폭을 더 포함할 수 있다.
상기 정적 데이터는 족저부의 형태 및 보행각 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 센서에 의해 측정된 압력과 이에 기반한 압력중심의 이동궤적, 착지부위, 발의 각 영역에 인가되는 압력의 분포 등을 통해 족저부의 2차원 평면 이미지를 획득할 수 있다. 또한, 착용자의 보행 간 상기 제1 센서에 의한 압력 측정이 양발에 대해 이루어지는 경우, 보행 간 수집된 양발의 2차원 평면 이미지로부터 착용자의 2차원 보행각에 관한 데이터를 획득할 수 있다.
또한, 상기 제2 센서에 포함된 IMU를 통해 발의 자세에 관한 3차원 데이터를 얻을 수 있다. 구체적으로, 상기 IMU에서 각각 3축으로 구성된 가속도센서, 자이로센서 및 지자기센서는 착용자의 족저부 형태, 즉, 족형과 보행각에 대한 3차원 입체 이미지를 생성하는데 필요한 데이터를 제공할 수 있고, 이러한 3차원 입체 이미지는 상기 제1 센서로부터 얻은 상기 2차원 평면 이미지와 조합되어 발의 자세 및/또는 상태에 관한 상기 정적 데이터의 정확성을 높이는데 기여할 수 있다.
상기 (c) 단계에서, 상기 동적 및 정적 데이터 중 적어도 하나에 기반하여 신발창 모델을 생성할 수 있다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 동적 데이터 중 족저압 데이터와 압력중심의 이동궤적을 나타낸다. 도 4를 참고하면, 발의 부위별 압력은 전족부의 엄지발가락 및 볼 부위, 후족부에서 상대적으로 크게 측정된다. 측정된 압력은 발의 부위별로 인가되는 압력의 절대값으로서, 부위별로 상기 절대값을 단순 비교할 수 있을 것이나, 해당 부위에서 상대적으로 크거나 작은 압력이 측정된 배경 내지 이유와, 이를 토대로 신발창 설계 시 고려해야 할 사항을 충분히 설명할 수 없는 문제가 있다.
이에 대해, 상기 압력에 더하여 사용자의 전진 보행 간 압력중심의 시계열적인 이동궤적를 맵핑(mapping)함으로써 전족부의 엄지발가락 및 볼 부위, 후족부에서 상대적으로 크게 측정되는 배경 내지 이유를 예측, 분석할 수 있다. 도 5를 참고하면, 사용자의 전진 보행 간 상기 압력중심은 후족부, 즉, 뒤꿈치의 외측으로부터 발의 외측을 따라 전족부 중 볼 부위를 지나 엄지발가락 부위로 이동한다.
전진 보행 시, 상기 후족부는 착지가 이루어짐에 따라 최소의 압력이 인가되는 부위이고, 중족부 및 전족부의 외측은 발을 지지함과 동시에 인가된 압력이 전족부로 전달되는 경로로 작용하므로 압력이 크게 측정될 수 있다. 반면, 상기 전족부의 내측 및 엄지발가락 부위는 전진 보행에 필요한 추진력을 제공해야 하므로 압력이 크게 측정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신발창 모델을 생성하는 과정을 나타낸다. 도 6을 참고하면, 도 4 및 도 5에서 측정된 발의 부위별 압력과 압력중심의 이동궤적에 기반하여, 신발창의 후족부, 중족부 및 전족부의 외측은 인가된 압력을 적절히 완충, 분산시킬 필요가 있으므로 충격흡수 특성을 고려하여 설계될 수 있고, 신발창의 전족부의 내측 및 엄지발가락 부위는 인가된 압력이 집중되어 충분한 추진력을 얻기 위해 반발탄성 특성을 고려하여 설계될 수 있다.
상기 (c) 단계에서, 상기 족저압 데이터에 기반하여 2 이상의 제1 단위 격자를 포함하는 제1 격자부, 및 2 이상의 제2 단위 격자를 포함하되 상기 제1 격자부에 연결되는 제2 격자부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 단위 격자의 면적 및 프레임 두께 중 적어도 하나가 상이한 신발창 모델을 생성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자부의 단면을 나타낸다. 도 7을 참고하면, 상기 제1 격자부는 2 이상의 상기 제1 단위 격자를 포함할 수 있고(도 7(a)), 상기 제2 격자부는 2 이상의 상기 제2 단위 격자를 포함할 수 있다(도 7(b)). 도 7에서 상기 제1 및 제2 격자부가 각각 5개의 제1 및 제2 단위 격자를 포함하는 것으로 도시되나, 상기 제1 및 제2 격자부는 신발창의 부위별 물성을 충족하는데 필요한 5개 이상의 단위 격자를 가지도록 확장될 수 있다.
또한, 도 7에서 상기 제1 단위 격자의 면적과 프레임 두께가 상기 제2 단위 격자에 비해 작은 것으로 도시되나, 상기 제1 및 제2 단위 격자의 상대적인 규격은 이에 한정되지 않으며, 상기 제1 단위 격자의 면적과 프레임 두께가 상기 제2 단위 격자에 비해 클 수도 있다. 한편, 상기 제1 및 제2 격자부와 상이한 규격을 가지는 단위 격자로 이루어진 추가의 격자부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 단위 격자의 면적 및 프레임 두께 중 적어도 하나는 이들을 포함하는 상기 제1 및 제2 격자부의 반발탄성과 경도를 결정할 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어, "경도"는 공지의 표준화된 방법에 의하거나 관능평가에 의해 측정되는 물품의 딱딱한 정도(hardness)를 의미한다. 상기 단위 격자의 프레임 두께가 고정된 상태에서 상기 단위 격자의 면적이 클수록, 즉, 상기 단위 격자의 프레임 간에 형성된 간격이 넓을수록 경도와 반발탄성이 감소할 수 있고, 상기 단위 격자의 면적이 고정된 상태에서 상기 단위 격자의 프레임 두께가 두꺼울수록 경도와 반발탄성이 증가할 수 있다. 이러한 관계를 토대로 상기 족저압 데이터에 기반하여 상기 단위 격자의 면적과 프레임의 두께를 결정할 수 있다. 상기 단위 격자의 프레임 간에 형성된 간격은 프레임 간 최장 거리, 최단 거리, 또는 이들의 평균값으로 정의될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (c) 단계는, (c1) 상기 족저압 데이터에 기반하여 상기 제1 및 제2 격자부의 경도 및 반발탄성 중 적어도 하나를 포함하는 제1 데이터를 얻는 단계; (c2) 상기 제1 데이터에 기반하여 상기 제1 및 제2 단위 격자의 면적 및 프레임 두께 중 적어도 하나를 포함하는 제2 데이터를 얻는 단계; 및 (c3) 상기 제2 데이터에 기반하여 상기 신발창 모델을 생성하는 단계;를 포함할 수 있고, 상기 제1 및 제2 격자부의 경도 및 반발탄성 중 적어도 하나는 상이할 수 있다.
발의 각 부위에서 측정된 상기 족저압 데이터와, 상기 제1 및 제2 데이터에 기반하여 경도 및 반발탄성이 상이한 상기 제1 및 제2 격자부가 신발창의 각 부위에 배치되도록 모델링함으로써 사용자의 보행 패턴, 건강 상태, 사용 목적 및 다양한 기호도에 부합하는 신발창 모델을 생성할 수 있다.
예를 들어, 충격흡수가 중요한 신발창의 후족부, 중족부 및 전족부의 외측은 단위 격자의 면적이 크고/크거나 프레임 두께가 얇은 격자부를 배치하고, 반발탄성이 중요한 전족부의 내측 및 엄지발가락 부위는 단위 격자의 면적이 작고/작거나 프레임 두께가 두꺼운 격자부를 배치할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 신발창 모델을 나타낸다. 도 8(a)는 단위 격자의 프레임 두께가 0.8mm이고, 프레임 간 간격이 8mm인 격자부를 나타내고, 도 8(b)는 단위 격자의 프레임 두께가 1.6mm이고, 프레임 간 간격이 12mm인 격자부를 나타내며, 도 8(c)는 단위 격자의 프레임 두께가 2mm이고, 프레임 간 간격이 12mm인 격자부를 나타낸다.
도 8(b) 및 도 8(c)에 따른 격자부는 프레임 간 간격이 동일하되, 프레임 두께가 상이한 것으로서, 신발창 중 충격흡수가 중요한 부위에는 프레임 두께가 얇은 도 8(b)에 따른 격자부를 배치하고, 반발탄성이 중요한 부위에는 프레임 두께가 두꺼운 도 8(c)에 따른 격자부를 배치하여 신발창 모델을 생성할 수 있다.
상기 (c) 단계에서, 상기 동적 및 정적 데이터, 상기 제1 및 제2 데이터 중 적어도 하나를 입력값으로 하여 학습된 인공신경망을 이용하여 상기 신발창 모델을 생성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공신경망을 도식화한 것이다. 도 9를 참고하면, 상기 인공신경망에서는 다층 퍼셉트론(multilayer perceptron)이 적용되며, 이 경우, 상기 인공신경망은 입력 데이터를 수용하는 입력층(input layer), 출력 데이터를 만드는 출력층(output layer) 그리고 이들 사이에 위치한 하나 이상의 은닉층(hidden layer)을 포함하며, 각 층은 하나 이상의 노드(node)를 포함할 수 있다.
은닉층의 각 노드들은 입력층과 출력층의 노드들과 가중치(weight)라 불리는 양(wij, w' ij)으로 상호 연결되어 있다. 은닉층과 출력층의 각 노드들은 이전 단계의 노드들로부터 입력값을 받은 뒤 이를 연산하여 출력값을 만드는데, 이 때, 활성화 함수(activation function)라 불리는 함수(f1, f2)를 적용한다
상기 인공신경망을 실제 데이터 처리기술에 적용하기 위해서는 다양한 입력값과 이에 대응하는 출력값을 함께 묶어 놓은 샘플, 즉, 훈련 집합을 이용하여 상기 인공신경망을 학습시키는 과정이 필요하다. 구체적으로, 주어진 입력에 대한 상기 인공신경망의 예측값과 실제값의 차이가 최소가 되도록 역전파(back propagation) 알고리즘을 사용하여 각 연결점에 대한 가중치를 최적화하는 것이다.
학습을 마친 상기 인공신경망은 문제해결에 필요한 규칙이나 지식을 별도로 제공하지 않아도 자율적으로 규칙을 수립을 통해 임의 입력값에 대해서도 타당성있는 출력값을 도출함으로써, 최근 부각되고 있는 스마트 공장(smart factory)에서 공정 내지 시스템을 최적화하는데 유용한 수단으로 이용될 수 있다.
상기 인공신경망에 대한 입력값은 훈련 집합(training set) 또는 훈련 데이터(training data)라고 하며, 상기 동적 및 정적 데이터, 상기 제1 및 제2 데이터 중 적어도 하나가 훈련 집합으로 선별, 적용될 수 있다. 이러한 선별, 적용에 특별한 기준이 있는 것은 아니나, 기수행된 일련의 공정 중 생산성, 경제성, 제품의 품질이 상대적으로 우수한 공정에 관한 데이터가 포함되도록 훈련 집합을 구성함으로써 신발창의 제조공정을 더 정확하고 신속하게 업데이트, 예측, 모사, 최적화할 수 있다.
상기 제1 및 제2 단위 격자의 면적은 각각 10~400mm2일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 단위 격자 중 작은 것의 면적이 10mm2 미만이면 격자부가 적용된 신발창의 경도와 반발탄성이 과도하게 증가하여 착화감이 저하될 수 있고, 신발창에 요구되는 최소한의 충격흡수 특성을 제공할 수 없다. 반대로, 상기 제1 및 제2 단위 격자 중 큰 것의 면적이 400mm2 초과이면 격자부가 적용된 신발창의 내구성이 저하될 수 있고, 신발창에 요구되는 최소한의 반발탄성을 제공할 수 없다.
상기 (d) 단계는 적층가공(additive manufacturing)에 의해 수행될 수 있고, 상기 적층가공은 토출구의 직경이 상이한 제1 및 제2 단위 노즐을 포함하는 장치를 이용하여 수행될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층가공장치를 나타낸다. 도 10을 참고하면, 상기 적층가공장치는 단일의 수지제 필라멘트가 송급되는 송급부, 송급된 필라멘트가 기설정된 점도로 용융되는 용융부, 및 용융된 수지를 토출하는 2 이상의 단위 노즐을 포함할 수 있고, 2 이상의 상기 단위 노즐에 구비된 토출구의 직경은 상이할 수 있다.
상기 수지제 필라멘트는 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 상기 열가소성 수지는 연질 또는 경질의 폴리올레핀 엘라스토머, 에틸렌계 공중합체, 스티렌계 공중합체, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 나일론, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리락트산, 폴리비닐알코올, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리옥시메틸렌, 에폭시 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 상기 열가소성 수지는 각각 열가소성 엘라스토머, 바람직하게는, 폴리우레탄 및/또는 에틸렌계 공중합체일 수 있다. 예를 들어, 상기 에틸렌계 공중합체는 에틸렌비닐아세테이트, 에틸렌부틸아크릴레이트, 에틸렌에틸아크릴레이트 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 에틸렌비닐아세테이트일 수 있으며, 더 바람직하게는, 비닐아세테이트의 함량이 10~20중량%인 에틸렌비닐아세테이트일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 수지제 필라멘트는 열경화성 수지를 더 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어, "열경화성 수지"는 고무 및 엘라스토머와 같은 탄성 수지를 포함하는 것으로 해석될 수 있고, 특히, "열경화성"은 탄성 수지가 미리 정해진 열원 또는 그에 준하는 열 에너지에 노출시 상기 탄성 수지에 포함된 고분자가 상호 가교, 중합, 및/또는 가황되어 상기 탄성 수지가 응고되는 성질을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
상기 수지제 필라멘트와 그 용융물 및 이로부터 제조된 성형품의 적어도 일부는 열경화성 수지로 이루어질 수 있다. 상기 열경화성 수지는, 열 에너지에 노출될 때 엘라스토머의 특성을 나타내는 경화성 재료를 제공할 수 있다.
상기 열경화성 수지는 탄성 고분자, 개시제, 가교제 등을 포함하는 조성물 또는 혼합물로 제공될 수 있다. 필요에 따라, 상기 조성물 또는 혼합물은 배합 및 가공을 용이하게 하는 공정 오일을 더 포함할 수 있고, 커플링제, 티타늄 또는 지르코늄 화합물, 항산화제, 오존방지제 등과 같은 다양한 첨가제를 더 포함할 수도 있다.
상기 탄성 고분자는, 예를 들어, 폴리이소프렌 및 히비어(hevea) 및 구아율(guayule) 고무를 포함하는 천연 고무(NR), 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 코폴리머, 아크릴로니트릴-부타디엔 코폴리머(NBR 또는 니트릴부타디엔), 부타디엔-프로필렌 코폴리머, 부타디엔-에틸렌 코폴리머, 부타디엔-이소프렌 코폴리머, 이소부틸렌-이소프렌 코폴리머(부틸 고무 또는 IIR), 브롬화 이소부틸렌-이소프렌 코폴리머(브로모부틸고무), 에틸렌-프로필렌-시클로펜타디엔 터폴리머, 에틸렌-프로필렌-5-에틸리덴-노보넨 터폴리머, 에틸렌-프로필렌-1,4-헥사디엔 터폴리머와 같은 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM) 코폴리머, 이소프렌-이소부틸렌 코폴리머, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 에틸렌-프로필렌 코폴리머(EPR 또는 EPM), 염소화 및 클로로술폰화 폴리에틸렌(CM, CSM), 실리콘 엘라스토머, 플루오로카본 엘라스토머, 아크릴 고무 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 개시제는, 예를 들어, 디알킬퍼옥사이드, 디아실퍼옥사이드, 퍼옥시에스테르, 퍼옥시케탈, 퍼옥시디카보네이트, 퍼옥시모노카보네이트, 하이드로퍼옥사이드 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 적절한 유기 퍼옥사이드는, 예를 들어, 디-테르트-아밀(di-tert-amyl) 퍼옥사이드, 디-테르트-부틸 퍼옥사이드, 디큐밀 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(테르트-부틸퍼옥시)헥신-3, 테르트-부틸 퍼옥시벤조에이트, 테르트-아밀 퍼옥시아세테이트, 테르트-아밀퍼옥시 2-에틸헥실 카보네이트, 1,1-(디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산), 1,1-디(테르트-아밀퍼옥시)시클로헥산, 1,1-디(테르트-부틸퍼옥시)시클로헥산, 테르트-부틸 퍼옥시이소부티레이트, 테르트-부틸 퍼옥시디에틸아세테이트, 테르트-부틸 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 테르트-아밀 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 디벤조일 퍼옥사이드, 1,1,3,3-테트라메틸부틸 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 2,5-디메틸-2,5-디(에틸헥사노일퍼옥시)헥산, 디데카노일퍼옥사이드 및 이들 중 2 이상의 좋바으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 가교제는, 예를 들어, 아연 디아크릴레이트 및 마그네슘 디메타크릴레이트와 같은 에틸렌 불포화산의 금속염; 폴리부타디엔 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트와 같은 폴리아크릴레이트 및 폴리메타크릴레이트; 트리알릴시아누에이트; 트리알릴 이소시아누 레이트; 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 수지제 필라멘트는 필러, 안료 등을 더 포함하여 제조된 것일 수 있다.
상기 필러(또는 충전제)는, 예를 들어, 실리카, 카본블랙, 점토, 활석, 황산칼슘, 규산칼슘, 흑연, 유리, 운모, 메타규산칼슘, 황산바륨, 황화아연, 수산화알루미늄, 규조토, 탄산염(탄산칼슘, 탄산마그네슘 등), 금속(티타늄, 텅스텐, 아연, 알루미늄, 비스무트, 니켈, 몰리브덴, 철, 구리, 황동, 붕소, 청동, 코발트, 베릴륨 및 이들의 합금 등), 금속 산화물(산화아연, 산화철, 산화알루미늄, 산화티탄, 산화마그네슘, 산화지르코늄 등), 입자상 합성 플라스틱(고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 이오노머 수지, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리이미드 등), 코튼 플록, 셀룰로오스 플록, 셀룰로오스 펄프, 피혁 섬유 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 안료는, 예를 들어, 카본블랙, 이산화티탄, 흑색 산화철 및 적색 산화철과 같은 산화철 안료, 산화아연, 모노아조 및 디아조 안료, 코발트 블루, 군청, 바나듐산 비스무트 옐로우, 아조 금속 착물, 구리 프탈로시아닌, 안트라퀴논, 퀴나크리돈, 디옥사진, 페릴렌 안료, 티오인디고 안료 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 및 제2 단위 격자의 프레임 두께는 상기 적층가공장치에 구비된 단위 노즐, 구체적으로, 상기 제1 및 제2 단위 노즐의 토출구의 직경에 의해 결정될 수 있다. 즉, 토출구의 직경이 작은 하나의 단위 노즐을 통해 토출된 수지로 이루어진 단위 격자의 프레임 두께는 토출구의 직경이 큰 다른 하나의 단위 노즐을 통해 토출된 수지로 이루어진 단위 격자의 프레임 두께에 비해 얇을 수 있다.
상기 토출구의 직경 및 그에 따른 상기 제1 및 제2 단위 격자의 프레임 두께는 0.5~2.5mm일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 단위 격자 중 프레임 두께가 얇은 것의 두께가 0.5mm 미만이면 격자부가 적용된 신발창의 내구성이 저하될 수 있고, 신발창에 요구되는 최소한의 반발탄성을 제공할 수 없다. 반대로, 상기 제1 및 제2 단위 격자 중 프레임 두께가 두꺼운 것의 두께가 2.5mm 초과이면 격자부가 적용된 신발창의 경도와 반발탄성이 과도하게 증가하여 착화감이 저하될 수 있고, 신발창에 요구되는 최소한의 충격흡수 특성을 제공할 수 없으며, 적층가공이 정교하게 이루어지기 어려워 신발창의 외관 품질이 저하될 수 있다.
상기 (d) 단계는, (d1) 상기 제1 단위 노즐을 이용하여 상기 제1 격자부를 제조하는 단계; 및 (d2) 상기 제2 단위 노즐을 이용하여 상기 제2 격자부를 제조하는 단계;를 포함할 수 있고, 상기 (d) 단계에서 상기 제1 및 제2 단위 노즐의 전환은 연속적으로 이루어질 수 있다.
도 6 및 도 8를 다시 참고하면, 신발창 중 반발탄성이 요구되는 부위에 적용되는 격자부와 충격흡수 특성이 요구되는 부위에 적용되는 격자부를 각각 독립적으로 제조한 다음 이들을 상호 접합하여 연결하는 경우 생산성이 저하될 수 있고, 완전히 고화된 각각의 격자부가 상호 접합된 계면에서 결합력이 저하되어 신발창의 전체적인 내구성에 악영향을 미칠 수 있다.
이에 대해, 상기 (d) 단계에서 적층가공 시, 토출구의 직경이 상대적으로 작은 상기 제1 단위 노즐을 통해 수지를 토출하여 충격흡수가 중요한 신발창의 후족부, 중족부 및 전족부의 외측에 프레임 두께가 얇은 도 8(b)에 따른 격자부를 형성한 다음, 토출구의 직경이 상대적으로 큰 상기 제2 단위 노즐을 통해 수지를 토출하여 반발탄성이 중요한 신발창의 전족부의 내측 및 엄지발가락 부위에 프레임 두께가 두꺼운 도 8(c)에 따른 격자부를 형성하여 신발창을 제조할 수 있다. 반대로, 토출구의 직경이 상대적으로 큰 상기 제2 단위 노즐을 통해 수지를 토출하여 반발탄성이 중요한 신발창의 전족부의 내측 및 엄지발가락 부위에 프레임 두께가 두꺼운 도 8(c)에 따른 격자부를 형성한 다음, 토출구의 직경이 상대적으로 작은 상기 제1 단위 노즐을 통해 수지를 토출하여 충격흡수가 중요한 신발창의 후족부, 중족부 및 전족부의 외측에 프레임 두께가 얇은 도 8(b)에 따른 격자부를 형성하여 신발창을 제조할 수 있다.
상기 (d) 단계에서, 상기 제1 및 제2 단위 노즐의 전환은 연속적으로 이루어질 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어, "연속적으로"는 2 이상의 상기 단위 노즐 중 하나, 예를 들어, 상기 제1 단위 노즐에 의해 먼저 형성된 격자부, 예를 들어, 제1 격자부가 완전히 고화되기 전에, 즉, 상기 제1 격자부가 소정의 흐름성 및/또는 연성을 유지한 상태에서 상기 제1 단위 노즐이 토출구의 직경이 다른 제2 단위 노즐로 전환되고, 상기 제2 단위 노즐로부터 상기 제1 격자부의 단부를 향해 용융된 수지가 토출되어 프레임 두께가 상이한 격자부, 즉, 제2 격자부를 생성하는 과정을 의미한다.
상기 제1 및 제2 단위 노즐의 전환에 소요되는 시간은 이 중 하나에 의해 먼저 형성된 격자부가 완전히 고화되지 않도록 하는 범위로 조절될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 격자부가 소정의 흐름성 및/또는 연성을 유지한 상태에서 상기 제2 격자부를 형성하기 위한 용융물이 토출되므로, 상기 제1 및 제2 격자부의 계면은 적층가공 간 동반 고화되어 별도의 접착 및/또는 접합공정없이 상기 제1 및 제2 격자부를 결합하여 일체로 형성할 수 있으므로, 생산성 및 신발창의 내구성을 현저히 개선할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 제1 센서(단위 전극) 11, 11': 제2 센서
20: 전자모듈 21: 타이머
22: GPS 30: 기판
40: 인터페이스 100: 송급부
200: 용융부 310: 제1 단위 노즐
320: 제2 단위 노즐 330: 제3 단위 노즐
A1, A2: 단위 격자의 면적 t1, t2: 단위 격자의 프레임 두께
F: 필라멘트 M: 용융물
20: 전자모듈 21: 타이머
22: GPS 30: 기판
40: 인터페이스 100: 송급부
200: 용융부 310: 제1 단위 노즐
320: 제2 단위 노즐 330: 제3 단위 노즐
A1, A2: 단위 격자의 면적 t1, t2: 단위 격자의 프레임 두께
F: 필라멘트 M: 용융물
Claims (16)
- (a) 착용자의 발에 인가되는 압력을 측정하는 제1 센서, 및 착용자의 발의 자세를 검출하는 IMU(Inertial Measurement Unit)를 포함하는 제2 센서를 포함하는 센서부; 타이머 및 GPS를 포함하는 전자모듈; 및 상기 제1 센서와 상기 전자모듈을 연결하는 배선을 포함하는 기판;을 포함하는 인솔을 통해 데이터를 수집하는 단계;
(b) 상기 데이터에 기반하여 운동 상태에 관한 동적 데이터 및 발의 자세에 관한 정적 데이터를 생성하는 단계;
(c) 상기 동적 및 정적 데이터에 기반하여 신발창 모델을 생성하는 단계; 및
(d) 상기 신발창 모델에 기반하여 신발창을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 동적 데이터는 사용자의 전진 보행 간 발의 전족부, 중족부, 아치부 및 후족부에 인가되는 압력 및 압력중심(center of pressure)의 시계열적인 이동궤적을 포함하고,
상기 신발창 모델은 2 이상의 제1 단위 격자를 포함하는 제1 격자부, 및 2 이상의 제2 단위 격자를 포함하되 상기 제1 격자부에 연결되는 제2 격자부를 포함하고,
상기 제1 및 제2 단위 격자의 면적 및 프레임 두께 중 적어도 하나는 상이하고,
상기 (c) 단계는,
(c1) 상기 동적 및 정적 데이터에 기반하여 상기 제1 및 제2 격자부의 경도 및 반발탄성 중 적어도 하나를 포함하는 제1 데이터를 얻는 단계;
(c2) 상기 제1 데이터에 기반하여 상기 제1 및 제2 단위 격자의 면적 및 프레임 두께 중 적어도 하나를 포함하는 제2 데이터를 얻는 단계; 및
(c3) 상기 제2 데이터에 기반하여 상기 제1 격자부를 신발창의 후족부, 중족부 및 전족부의 외측에 충격흡수 요구부위로 배치하고, 상기 제2 격자부가 신발창의 전족부의 내측 및 엄지발가락 부위에 반발탄성 요구부위로 배치하여 상기 신발창 모델을 생성하는 단계;를 포함하고,
상기 제2 격자부의 경도 및 반발탄성은 상기 제1 격자부에 비해 큰,
신발창의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 동적 데이터는, 착지부위, 착지시간, 제1 속도(보/시간), 제2 속도(거리/시간), 보폭, 체중 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 더 포함하는,
신발창의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 정적 데이터는 족저부의 형태 및 보행각 중 적어도 하나를 포함하는,
신발창의 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 전자모듈은 상기 기판의 아치부의 내측에 위치하고,
상기 제2 센서는 상기 전자모듈의 내부에 위치하는,
신발창의 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상기 동적 및 정적 데이터, 상기 제1 및 제2 데이터 중 적어도 하나를 입력값으로 하여 학습된 인공신경망을 이용하여 상기 신발창 모델을 생성하는,
신발창의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 (d) 단계는 적층가공에 의해 수행되는,
신발창의 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 적층가공은 토출구의 직경이 상이한 제1 및 제2 단위 노즐을 포함하는 장치를 이용하여 수행되는,
신발창의 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 (d) 단계는,
(d1) 상기 제1 단위 노즐을 이용하여 상기 제1 격자부를 제조하는 단계; 및
(d2) 상기 제2 단위 노즐을 이용하여 상기 제2 격자부를 제조하는 단계;를 포함하는,
신발창의 제조방법. - 제14항에 있어서,
상기 (d) 단계에서 상기 제1 및 제2 단위 노즐의 전환은 연속적으로 이루어지는,
신발창의 제조방법. - 제14항에 있어서,
상기 제1 및 제2 단위 격자의 프레임 두께는 상기 제1 및 제2 단위 노즐의 토출구의 직경에 의해 결정되고,
상기 토출구의 직경은 0.5~2.5mm인,
신발창의 제조방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020210175674A KR102613393B1 (ko) | 2021-12-09 | 2021-12-09 | 동적 및 정적 데이터를 이용한 신발창의 제조방법 |
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|---|---|---|---|
| KR1020210175674A KR102613393B1 (ko) | 2021-12-09 | 2021-12-09 | 동적 및 정적 데이터를 이용한 신발창의 제조방법 |
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| KR20230087664A KR20230087664A (ko) | 2023-06-19 |
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2021
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) |