Development of Variable Air Mattresses for Shelter based on Disaster Prevention Design

방재디자인기반 구호소 가변식 에어매트 개발

Abstract

Most of the disaster relief items provided to sufferers and temporary evacuees that are supposed to be victims in Korea are not suitable for the shelter environment of temporary housing facilities, and are not satisfactory because they do not have the functions, proper size and types. The purpose of this study is to analyze the user needs of emergency rescue relief items by presenting problems about the use environment and to develop the variable air mattresses which are based on disaster prevention design. In order to secure objectivity such as usability, convenience, and durability, research data are limited. However, the difficulty of mass spreading of conventional fiber mat and the functional disadvantages of foam plastic mat are solved by adopting variable air mattresses. The variable air mattresses are expected to help rehabilitate people by helping victims of physical tiredness, illness worsening, poor sleep, and life instability that can happen during long-term shelter life.

국내에서 이재민과 재해가 예상되는 일시 대피자에게 제공되는 재해구호용품 중 대부분이 임시주거시설인 구호소 환경에 맞지 않고 사용자들이 요구하는 기능이나, 크기, 형태를 가지고 있지 않아 만족도가 낮은 것으로 평가된다. 본 연구는 재해구호용품 중 구호소 매트리스의 사용환경에 대한 문제점 제시를 통해 사용자 Need를 분석하였고 이를 통하여 방재디자인 기반 구호소 가변식 에어매트리스를 개발하였다. 사용성, 편의성, 내구성 등에 객관성을 확보하기에는 연구 데이터의 한계점이 있지만 기존 섬유 매트의 대량 보급의 어려움과 발포플라스틱 계열 매트의 기능적 단점을 가변형 에어 매트리스로 해결하였다. 개발된 가변형 에어매트리스는 이재민과 일시대피자가 장기간 구호소 생활시 생길 수 있는 육체피로, 질병 악화, 수면부족 등에 도움을 주고 생활안정을 도모하여 재활의지를 갖게 될 것으로 기대된다.

I. 서 론

1. 연구의 목적

1.1 연구의 배경

2013년 세월호 참사 이후 안전에 대해 국민들이 느끼는 불안감은 커졌으며 방재산업을 국가적 차원에서 체계적인 육성에 나서고 있다. 하지만 산업적인 측면에서의 방재를 포함한 안전은 별다른 진척을 보이지 못하고 있다. 우리나라에서 2017년 11월15일 포항에서 발생한 M5.4의 강진은 재난관리와 방재산업에 취약성을 보여줬다. 재난발생과 함께 발생한 많은 이재민에게 정부는 구호소 지정과 이재민과 일시 대피자들에게 재해 구호용품 중 응급구호세트를 지급하였다. 그러나 임시주거시설인 구호소 환경과 사용자들이 욕구에 부합되지 않아 사용이 불편하고 만족도도 낮은 것으로 조사되고 있다.

그림 1. 포항지진과 이재민 임시 대피소[1][2]

세계안전산업 시장의 규모는 2013년 기준 2천 809 억달러(319조 원)에서 연평균 6.7%의 성장세로 2023 년 5천 300억 달러(약 603조원)에 이를 것으로 예측하였다[3]. 국내 재난안전산업 또한 지속적 성장이 예상되며 2017년 기준 재난안전산업 매출 규모는 41조 8, 537억 원으로 42조에 육박한다는 집계가 나왔다[4].

그림 2. 세계 안전산업 시장 규모 추이(산업연구원, 2016)

세계는 범국가적인 재난 관리의 선진화를 위해 다양한 정책과 사업을 시행하고 있으며, 이에 따라 국내도 방재디자인 지원을 통한 재난안전산업의 체계적인 육성과 선진화가 필요하다.

1.2 연구의 목표

포항지진 임시대피소와 관련한 기사를 보면 ‘이재민들은 바닥에서 올라오는 냉기를 막기 위해 종이 박스와 매트를 겹겹이 쌓았지만, 추위를 막기에는 턱없이 부족해 보였다’[5].라고 상황을 전하고 있으며 ‘포항시가 화재 위험성이 높다며 전기장판 등의 개인전열기구 사용을 엄격히 금지하고 있어서, 핫팩으로 추위를 견디는 실정이다’[6].라고 이재민의 소식을 전하고 있다. 임시대피소로 사용되는 구호소의 대부분은 학교 체육관으로 지정되어 원목마루 바닥이 여름철에는 습기에 취약하고 겨울철에는 난방이 되지 않는 단점을 가지고 있기 때문이다. 이재민에게 정부에서 제공하는 재해 구호용품 중 지급되는 담요 2장과 발포플라스틱 매트리스로는 충분한 휴식과 수면을 취할 수 없으며 안전을 이유로 전기장판을 사용하지 못하게 하여 구호소 생활이 최대 6개월인 것을 감안할 때 바닥의 습기와 냉기를 차단할 수 없다. 이에 구호소에서 제공되는 재해구호 용품 상자를 다양한 기능이 추가된 가변식 에어매트리스로 디자인하여 이재민과 일시 대피자들의 안정된 구호소 생활을 돕는 것이 본 연구의 목표이다.

1.3 선행연구

임시대피소인 구호소와 관련된 연구는 운반 가능한 확장형 임시 쉘터 연구 계획안(김신혜, 2014), 지속가능성 측면에서 재난 임시대피소의 특성연구(티엔휘, 윤지영, 왕단, 2021), 한·일 재해임시주거제도 비교연구 (한국방재학회, 2017)등 주기시설의 제도와 환경에 대한 논문이 많고 실제적으로 이재민들이 사용하는 제품에 대한 연구는 많지 않았다. 본 연구는 이재민들의 특성을 고려한 방재디자인 기반의 제품을 개발하는데 연구의 의의와 차별점이 있다.

1.4 연구 범위 및 방법

본 연구는 재해구호용품 중 매트리스의 사용환경에 대한 문제점 제시를 통해 사용자 Need를 분석하고 사용성, 편의성, 내구성을 고려한 방재디자인 기반 구호 소 가변식 에어매트리스 디자인을 개발을 연구 범위로 한다. 연구의 방법은 다음과 같다. 첫째, 문헌조사를 통해 구호소용 매트리스 사용 환경에 대한 조사를 하였다. 둘째, 재난 안전 전문가의 인터뷰를 통해 개발에 대한의견을 청취하였다. 셋째, 조사된 내용을 토대로 니즈를 도출하고, 이를 반영한 디자인 스케치를 진행하였다. 넷째, 패턴디자인 및 제작설계와 1, 2차의 시제품 제작과 성능시험을 통해 최종 디자인을 완성하였다.

Ⅱ. 방재디자인과 구호소 매트리스

1. 방재디자인이란

방재디자인(Disaster prevention design)은 "재난 (재해)에 의해 인간과 재산을 보호하고 피해를 최소화하기 위한 디자인으로 여러 형태의 재난을 미연에 방지하거나 재난이 발생하였을 때 피해를 최소화 하고 재난복구를 신속 원활하게 하는 디자인" 이라 정의할 수 있다. 재난의 대응에 따라 ①경감, 예방디자인(Mitigation, Prevention design) ②대비디자인(Preporedness design) ③대응디자인(Response design) ④복구 디자인(Recovery design)으로 나눌 수 있다[7]. 방재디자인에 있어서 재해구호용품은 대응디자인(Response design)에 해당되며 대응디자인은‘재난상황에서 자원과 역량을 효과적으로 활용하여 신속하게 대처하여 피해를 최소화하고 2차적인 재난발생 가능성을 감소시키는 디자인’을 말한다[7].

2. 재해구호용품

재해구호용품은 일시 대피자 및 주택 침수․반파 이상 피해 이재민에 대해 지급하는 것으로 응급구호세트(남․ 여별로 각 1세트 지급)와 취사구호세트(4인 1세대 1세트 지급)를 지급한다. 응급구호세트는 남자와 여자 성별대로 2가지 세트가 있으며 옷과 칫솔과 치약 및 비누 등 세면도구, 휴지, 수건 등은 공통으로 갖춰져 있고 남자용 세트에는 면도기 여성용 세트에는 생리대가 추가되었다. 또한 제공되는 옷 사이즈는 크게 대, 중, 소 3가지로 원하는 치수를 지급한다[8].

그림 3. 응급구호세트의 구성

3. 구호소 매트리스의 문제점

임시대피소인 구호소는 나라마다 날씨와 환경에 따라 차이가 있으나 이재민 대다수를 효율적으로 관리하기 위해 대부분 학교, 체육관 등의 공공 시설을 이용한다.

그림 4. 구호소 매트리스

우리나라의 경우도 구호소의 대부분을 체육관으로 활용하고 있다. 그러나 체육관은 바닥이 원목마루로 되어 있어 여름철에는 습기에 취약하고 겨울철에는 난방이 되지 않는 단점을 가지고 있다.

표 1. 구호소 매트리스의 문제점

기존 바닥재로 지급되는 섬유 매트리스와 알루미늄 코팅 매트리스는 보온기능과 쿠션이 없어 불편하고 비싸서 대량보급이 어려운 단점이 있다. 또한 발포 플라스틱 계열의 폼은 두께가 얇아 보온력이 떨어지며 압력에 의한 눌림 현상과 폐기가 어려운 단점을 가지고 있다.

Ⅲ. 구호소 매트리스 실증 연구

1. 재난 안전 전문가 인터뷰

구호소 매트리스 실증연구를 위해서는 개발된 디자인의 현장 적용성이 무엇보다 중요하므로 재난 현장 경험이 풍부하고 연구경험이 풍부한 연구자를 대상으로 한 심층 인터뷰와 국제 학술대회발표를 통해 다양한 분야의 방재 전문가들의 의견을 청취하고 실제 보급이 가능한 디자인으로 개발을 진행하였다.

표 2. 심층인터뷰 대상자의 특징

인터뷰 대상자는 재난현장에서 오랜 기간 연구를 진행해온 국내외 연구자 2명으로 구성하였으며, 각각 30 분씩 진행하였으며 2018년 5월 일본 사가에서 진행한 국제 위기관리 학술대회에서 특별 발표를 통해 관련 전문가 의견수렴을 실시하였다.

표 3. 국제학술대회 의견 수렴 및 논의

심층인터뷰와 전문가의견 정보를 얻을 수 있는 형식으로 질문 문항을 구성하여 실시하였다. 주요 인터뷰 항목은 [표 4]와 같다.

표 4. 주요 인터뷰 항목

2. 구호소 매트리스 인터뷰 결과

두 전문가의 의견을 정리하면 [표 5]와 같다.

표 5. 인터뷰 결과 종합

인터뷰 결과 바닥의 냉기를 차단할 수 없다는 구조적인 문제에 인식을 같이 하고 현재 구호소 매트리스는 재난 후유증과 불면으로 인한 스트레스에 대한 고려가 되고 있지 않다는 것과 새롭게 개발한 매트리스의 보급과 확산을 위해서는 가격이 저렴해야 하며 일반상품으로도 활용과 판매가 가능해야 수익창출이 된다는 의견을 들을 수 있었다.

Ⅳ. 디자인 개발 프로세스

1. 디자인 개선방향

조사와 인터뷰를 바탕으로 디자인의 개선방향을 사용자 측면, 제공자 측면, 주변환경의 문제를 바탕으로 정리한 내용은 [표 6]와 같다.

표 6. 디자인 개선방향

2. 인체공학적 요소

구호소 매트리스 개발을 위한 인체공학적 요소는 다음 [표 7]과 같다.

표 7. 인체공학적 요소 고려

3. 구호소 매트리스의 개발목표

구호소 매트리스 개발을 위하여 인터뷰 결과와 인체공학적 요소를 고려하여 다음과 같은 개발 목표를 정하였다. 첫째, 구호기관에서 저렴하게 구매가 가능하므로 대량 보급이 용이하고 부피가 적어 보관 및 물류, 폐기가 쉽도록 디자인한다. 둘째, 지퍼 또는 벨크로를 사용하여 PVC 가방을 펼치는 타입으로 에어를 주입하면 응급구호 세트 가방으로 수납기능을 하고 구호소에서는 에어 매트리스로 사용이 가능하도록 한다. 셋째, 공기량 조절로 매트의 높낮이 조절이 가능하고 에어 매트리스를 여러개 붙여서 사용이 가능하도록 한다. 넷째, 에어포켓을 사용하여 장시간 숙면이 가능하고 욕창을 예방할 수 있으며 해양조난이나 강물에 빠진 조난자를 구호할 수 있는 다기능 방재용품으로 디자인한다.

4. 디자인 전개

구호소 매트리스의 개발 목표를 바탕으로 디자인 스케치를 전개하였다.

표 8. 디자인 스케치

제시된 아이디어는 저렴한 가격으로 구호소에 대량보급이 가능한 다기능 방재용품으로 디자인하였다.

4.1 디자인 구체화

디자인 스케치를 바탕으로 설계도면을 제작하였다. 제품의 양산과정에서 가공의 특수성에 따라 설계도면을 [그림 5]와 같이 변경하였다.

그림 5. 매트리스 제작도면 수정

변경된 설계도면을 바탕으로 1차 시제품을 천으로 제작하였다. 에어매트리스의 에어포켓 특성상 평면이 입체로 바뀌면서 이음부분, 끝부분, 교차부분에 많은 문제점이 발생하였다.

표 9. 1차 시제품

1차 시제품에서의 문제점을 보완하여 제작 도면을 변경하여 최종도면을 완성하였다.

그림 6.매트리스 최종 도면 수정

4.2 디자인 제작 및 검증

제품의 제작과정은 철형제작, 고주파 실링, 벨크로 후가공, 제품 검수, 포장으로 진행되었다.

표 10. 수정 시제품 제작과정

표 11. 최종 시제품 제작

표 12. 적용소재 시험 테스트

제품의 제작과정을 통하여 완성 시제품을 개발하였으며 자체 검사와 한국섬유개발연구원의 외부기관을 통한 성능 시험에서 경사 인장강도 1200N 위사 인장강도 910N, 마모강도 하중 595g 20000회 이상, 방염한계 산소지수 23.7%로 방재, 구호, 소비재 용품으로 문제가 없는 것으로 확인되었다. 다만 추후 의료용품으로 사용시 의료 보조기기 인증이 필요하다.

4.3 활용방안 및 기대효과

방재디자인 기반 구호소 가변식 에어매트리스 연구 개발을 통하여 이재민과 일시대피자가 장기간 구호소 생활시 생길 수 있는 육체피로, 질병 악화, 수면부족 등 에 도움을 주고 생활안정과 재활의지를 갖게 하며 세계 의 재난 현장에서 다음 [표 13]과 같이 더욱 더 유용하 게 활용될 것으로 기대된다.

표 13. 활용방안과 기대효과

Ⅴ. 결 론

본 연구는 재해구호용품 중 구호소 매트리스의 사용환경에 대한 문제점 제시를 통해 사용자 Need를 분석하였고 이를 통하여 방재디자인 기반 구호소 가변식 에어매트리스를 개발하였다. 사용성, 편의성, 내구성 등에 객관성을 확보하기에는 연구 데이터의 한계점이 있지만 기존 섬유 매트의 대량 보급의 어려움과 발포 플라스틱 계열 매트의 기능적 단점을 가변형 에어 매트리스로 해결하였다. 방재디자인 기반 구호소 가변식 에어매트리스 연구 개발을 통하여 이재민과 일시대피자가 장기간 구호소 생활시 생길 수 있는 육체피로, 질병 악화, 수면부족 등에 도움을 주고 생활안정과 재활의지를 갖게 하며 세계의 재난 현장에서 더욱 더 유용하게 활용될 것으로 기대되며 결과는 다음과 같다.

첫째, 고객의 needs에 맞게 가변 형으로 개발되어 부피를 최소화 하고 가방 타입으로 보관과 적재시 무게와 필요면적을 최소화하였다.

둘째, 사용자(고객)의 편리성 향상을 위해 지퍼 또는 벨크로를 사용하여 PVC 가방을 펼치는 타입으로 최소의 단계로 펼칠 수 있고 가방에 에어를 주입하여 에어매트리스로 사용 가능하다.

셋째, 세계적으로 안전산업 수요가 증가하고 있는 실정으로 아이템 선점을 통해 시장을 선도하고 예측이 어려운 자연재해나 인적재난에 대해 대응하여 방재 관련 산업의 지속적인 성장을 도울 것으로 기대된다.

본 연구의 한계점은 기존 제품을 전수 조사하지 못했으며 제조비용이나 가격 측면의 비교를 하지 못한 한계점이 있다. 또한 향후 연구에서는 본 연구에서 도출된 시제품을 바탕으로 실제 환경에서의 사용성 평가와 검증이 필요하며 기존 제품과의 가격경쟁력에서 이길 수 있는 제조혁신 연구가 필요하다.