본 연구에서는 요추전만 각도를 반영한 3차원 기능성 지지대의 구조가 자세 교정 허리 보호대의 착용 성능과 착용 자의 신경학적 반응에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. 이를 위해 형상기억 열가소성 폴리우레탄(SM-TPU)과 3D 프린팅(FDM 방식) 기술을 활용하여 평면형 및 3차원 곡면형 지지대를 제작하고, 이를 적용한 두 유형의 허리 보호 대 시제품을 개발하였다. 지지대 구조에 따른 착용 효과를 분석하기 위하여 20대 건강한 여성 10명을 대상으로 객관 적 지표인 뇌파(EEG)를 측정하고, 주관적 착용 평가를 수행하였다. 피험자들은 좌식 및 기립 상태에서 일상 활동을 수행한 후에 착용감, 활동성, 자세 지지력, 선호도 등 18개 문항에 대해 리커트 7점 척도로 평가하였고, 수집된 자료 는 통계적 유의성을 검증하였다. 연구 결과, 기능성 지지대의 구조적 형태는 뇌파 반응과 착용감에 유의미한 영향을 미치는 것으로 나타났다. EEG 분석 결과, 지지대 구조에 따라 전두엽 안정 지표와 측두⋅후두엽의 주의집중 관련 지표에서 조건 간 유의한 차이가 나타났다. 또한, 3차원 곡면형 지지대는 평면형에 비해 인체 곡선에 대한 밀착성이 뛰어나 착용감과 활동성이 우수했으며, 압박감은 다소 감소하는 경향을 보였다. 요추전만 각도가 반영된 3차원 곡면 형 지지대는 허리를 보다 효과적으로 지지하여 바른 자세 유지를 돕는 것을 알 수 있었다. 따라서 3D 프린팅 기반의 입체 구조 설계는 기존 평면 구조 대비 허리 보호대의 인체공학적 적합성과 기능적 효율성을 향상시키는 주요 설계 요소인 것으로 확인되었다. 본 연구 결과를 바탕으로 향후에는 개인별 체형 특성을 반영한 맞춤형 설계와 장시간 착용 환경에서의 성능 검증을 통해 실용적 적용 가능성을 확대하고자 한다.

This study investigated the effects of three-dimensional(3D) functional stay configurations on the wearing performance of posture-correcting lumbar support belts by comparing conventional flat stays with 3D-curved stays designed to reflect lumbar lordosis angles associated with spinal–pelvic balance. The functional stays were fabricated using fused deposition modeling(FDM) with shape-memory thermoplastic polyurethane(SM-TPU), and two types of lumbar support belt prototypes were developed to incorporate each stay design. To objectively evaluate the effects of stay geometry, electroencephalography(EEG) was employed to assess neurophysiological responses during belt wear. Subsequently, subjective wearing evaluations were conducted with ten healthy female participants in their 20s, who performed standardized daily activities in seated and standing postures. Wearing performance was assessed using an 18-item questionnaire addressing wearing comfort, mobility, postural support, and user preference. The results demonstrated that the structural configuration of the functional stay significantly influenced both neural responses and wearing performance. EEG analysis revealed distinct differences in brain activity depending on the stay configuration, indicating variations in relaxation and attention-related responses during wear. Compared with flat stays, the 3D-curved stays exhibited superior conformity to body contours, resulting in enhanced wearing comfort, improved mobility, and a trend toward reduced localized pressure. Furthermore, the 3D-curved stays, designed based on lumbar lordosis angles, provided more effective lower back support and facilitated the maintenance of a neutral lumbar posture. These findings suggest that 3D structural design is a critical factor in optimizing ergonomic fit and functional efficacy in lumbar support systems.

Abstract
요 약
1. 서론
2. 연구 방법 및 절차
    2.1. 바른 자세의 척추 형태 도출을 위한 지표 및기준 설정
    2.2. 곡면형 지지대의 3D 모델링
    2.3. 허리 보호대 제작 및 지지대 적용 방법
    2.4. 연구 대상
    2.5. 뇌파(EEG) 측정 및 분석 방법
    2.6. 주관적 착용감 평가
3. 연구 결과 및 논의
    3.1. 3D 지지대의 형태와 허리 보호대의 맞음새
    3.2. 뇌파(EEG) 분석 결과
    3.3. 허리 보호대의 주관적 착용감 평가
4. 결론 및 제언
REFERENCES

• 김소영(국립금오공과대학교 신소재연구소 연구원) | Soyoung Kim
• 이희란(국립금오공과대학교 소재디자인공학과 부교수) | Heeran Lee Corresponding author