• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.1389-1397
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• 2016

본 연구는 스마트인솔기술의 사업화기회를 분석하였다. 인솔에 압력감응센서, 가속도센서가 응용되어 발과 신체의 균형을 만들고 또한 엔터테인먼트(스포츠, 오락 등) 및 헬스케어용으로 활용되면서 기술의 스마트화를 확장하고 있다. 일례로 스마트인솔은 센서가 측정한 무게 값을 스마트폰으로 전송해 잘못된 보행습관을 고칠 수 있으며 운동시에는 무게중심 이동상황을 측정해 알려줌으로써 자세교정에 도움을 준다. 그럼에도 불구하고 스마트인솔기술은 엔터테인먼트 및 헬스케어 시장에서 뚜렷한 경계를 지니지 못하고 있다. 그것은 기능의 유사성에 따른 것으로써 피트니스밴드, 스마트양말, 스마트신발 등이 스마트인솔의 혜택을 대체할 수도 있기 때문이다. 스마트인솔의 사업화 기회는 스마트인솔 그 자체보다 심전도, 체온, 혈압 등에 관한 솔루션서비스의 도구로 위치할 것이다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2023년도 추계학술발표대회
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• pp.759-762
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• 2023

스마트 인솔은 멀티 센서가 장착된 디바이스로써, 발바닥의 정보를 추출하는 기기의 특성으로 인해 헬스케어 디바이스로 주목받고 있다. 최근에는 스마트 인솔 내 센서 사양의 증가로 인해 획득 가능한 데이터의 품질이 증가하였으나, 취득한 데이터를 모두 사용하는 것은 통신 대역폭 및 컴퓨팅 파워의 문제가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 스마트 인솔 내 파라미터에 대한 분석과 연구를 진행하고, 최적의 파라미터를 제시한다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제27권11호
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• pp.29-38
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• 2022

본 논문에서는 멀티 센서가 장착된 스마트 인솔로 측정한 보행 데이터에 대해 앙상블 딥러닝 네트워크를 이용하여 보행의 타입을 분류하는 시스템을 제안한다. 보행 타입 분류 시스템은 인솔에 의해 측정된 데이터를 정규화하는 부분과 딥러닝 네트워크를 이용하여 보행의 특징을 추출하는 부분, 그리고 추출된 특징을 입력으로 보행의 타입을 분류하는 부분으로 구성되어 있다. 서로 다른 특성을 가지는 CNN과 LSTM을 기반으로 하는 네트워크를 독립적으로 학습하여 두 종류의 보행 특징 맵을 추출하였으며, 각각의 분류 결과를 결합하여 최종적인 앙상블 네트워크의 분류 결과를 도출하였다. 20~30대 성인의 걷기, 뛰기, 빠르게 걷기, 계단 오르기와 내려가기, 언덕 오르기와 내려가기의 7종류의 보행에 대해, 스마트 인솔을 이용하여 실측한 멀티 센서 데이터를 제안한 앙상블 네트워크로 분류해 본 결과 90% 이상의 높은 분류율을 보이는 것을 확인하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2018년도 추계학술발표대회
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• pp.907-910
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• 2018

오늘날 보행 분석은 여러 하지 관절, 뼈 및 근육, 신경 등의 이상을 판단할 수 있는 매우 중요한 지표로 사용되고 있다. 하지만 비정상 보행, 비대칭 보행을 하고 있는 사람들은 자신이 인지 할 수 있을 만큼 그 문제의 정도가 심각하지 않은 상태라면, 그 사실을 모른 채 살아간다. 결국 이런 문제가 지속된다면 향후 큰 질병이 발생하는 요인이 될 수 있다. 본 논문에서는 40개의 압력센서를 내장한 인솔을 통해 각 발의 압력 데이터를 수집하여 미리 정의한 정상 보행 시 나타나는 압력 분포를 기준으로 비정상 보행 여부를 판단하고 보행 시 나타나는 부분별 압력분포 데이터를 이용하여 보행 시 사용자 발의 과내전(over pronation)과 과외전(over supination) 경향도 분석하였다. 스마트 인솔을 사용하여 시간과 공간의 제약이 없는 사용자 친화적이면서 비정상 보행 판단 및 발의 과내 외전 경향 분석에 대해 자가 진단을 보조할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2022년도 제66차 하계학술대회논문집 30권2호
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• pp.331-332
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• 2022

본 논문에서는 3축 가속도와 3축 각속도 센서로 구성된 관성 측정 장치(IMU)와 압력센서가 내장되어있는 스마트 인솔을 착용하여 얻어진 보행 데이터를 통해 보폭을 추정하는 방법을 제안한다. 먼저 압력센서를 활용하여 한 걸음 주기로 나눈 뒤 나누어진 가속도와 각속도 센서 데이터를 LSTM과 Attention 계층을 결합한 딥러닝 모델에 학습하여 보폭 추정을 시행하였다. LSTM-Attention 모델은 기존 LSTM 모델보다 약 1.14%의 성능 향상을 보였다.

• Composites Research
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• 제34권3호
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• pp.161-166
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• 2021

본 연구에서는 당뇨병 환자들의 균일한 족압 분포를 유도하여 발의 상처를 예방하는 신발을 개발하기 위한 연구방법을 제시하였다. 직교 그리드 센서를 사용하여 일반인의 직립 상태 시 족압 분포를 확인하고, 다양한 조건에 대한 족압분포의 변화를 비교하였다. 신발 바닥부에 삽입된 스프링의 스프링 상수와 인솔의 아치부 유무 등에 따른 족압 분포의 변화를 파악하여 효과적인 족압 분산 조건을 확인하였다. 인체거동의 임의성 등에 의한 실험 오차를 최소화 하기 위해, 직립 상태를 모사한 유한요소해석을 통해 특정 조건에서의 족압 분포를 예측하고 실험 결과와 비교하여 실험의 정확성을 확보할 수 있도록 하였다. 스프링의 개수와 배치에 따른 족압 분포의 변화를 유한요소해석을 통해 확인하여 보다 균일한 족압을 구현할 수 있는 조건을 제시하였다. 이러한 결과는 당뇨발을 가진 환자를 위한 신발 설계에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국정밀공학회지
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• 제32권12호
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• pp.1065-1072
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• 2015

This paper is about the development of an insole sensor system that can determine the model of an exoskeleton robot for lower limb that is a multi-degree of freedom system. First, the study analyzed the kinematic model of an exoskeleton robot for the lower limb that changes according to the gait phase detection of a human. Based on the ground reaction force (GRF), which is generated when walking, to proceed with insole sensor development, the sensing type, location, and the number of sensors were selected. The center of pressure (COP) of the human foot was understood first, prior to the development of algorithm. Using the COP, an algorithm was developed that is capable of detecting the gait phase with small number of sensors. An experiment at 3 km/h speed was conducted on the developed sensor system to evaluate the developed insole sensor system and the gait phase detection algorithm.

• 재활복지공학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.115-124
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• 2017

본 연구에서는 하지의 좌우 불균형 검출을 위한 밸런스 측정 인솔을 개발하고 불균형을 개선하기 위한 청각 피드백 기술에 대한 검증을 하고자 하였다. 밸런스 인솔은 실시간 압력 감지 범위가 64 단계이며 발바닥 압력분포를 고려해 8개 부위에 FSR 센서를 탑재한 FPCB로 구성되었다. 피험자는 하지의 좌우 근력차이가 20% 이상 차이가 나는 피험자 20명을 선출하였다. 피험자들은 경사 0, 5, 10%와 속도 3, 4, 5km/h 로 15분 간 트레드밀 위에서 보행을 하였다. 또한 보행 시 나타나는 좌우 불균형을 평가 및 청각 피드백에 따른 개선효과를 검증하기 위해 측정된 족압 센서 데이터와 실시간 근육생리신호 데이터를 비교분석하였다. 실험 결과, 보행경사와 속도가 증가할수록 하지 좌우의 근력 불균형을 보유한 피험자들은 75.7%~140.9%까지 증가하는 반면 청각 피드백을 제공 시 10% 이내로 감소하는 결과를 보였다. 본 연구에서 개발 인솔 시스템을 이용한 보행환경에 따른 인체 좌우 불균형 발생시 FSR 신호 감도 결과와 인체생리신호 간 유효한 결과를 보였다. 향후 밸런스 피드백 보행 시 하지 좌우 불균형 개선 효과 경향을 보여 향후 족부 영역별 FSR 센서 민감도, 불균형 검출 및 개선을 위한 역치점 처리 알고리즘 개발에 대한 연구가 필요하다고 사료된다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2022년도 제66차 하계학술대회논문집 30권2호
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• pp.315-316
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• 2022

본 논문은 스마트 인솔의 압력 데이터를 이용하는 컨볼루션 신경망 모델에 해석가능한 인공지능 방법인 Grad-CAM을 적용하는 방법을 제안한다. 학습된 각 모델에 Grad-CAM을 적용하여 모델에서 중요한 역할을 하는 압력센서와 중요하지 않은 압력센서를 알아내는 방법을 제안하고 데이터마다 학습을 진행하고 학습된 모델을 통해 실제로 중요한 압력센서와 그렇지 않은 압력센서에 대해서 알아본다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권1호
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• pp.89-98
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• 2018

본 연구의 목적은 충격흡수 및 통기기능 인솔을 적용한 개발 전투화의 족저압력 및 온도변화를 연구하는데 있다. 남성 피험자 11명(age: $21.8{\pm}2.2yrs$, height: $174.3{\pm}3.6cm$, weight: $71.6{\pm}8.6kg$, foot length: $261.0{\pm}1.0mm$)을 대상으로 총 3종류 전투화의 족저압력 및 온도 변화를 비교하였다: 전투화 A(보급형 일반 전투화), 전투화 B(통기구가 적용된 개발 전투화), 전투화 C(전투화 B에 통기기능 및 충격흡수용 인솔 적용). 족저압력 측정을 위해 Pedar-X를 사용하였고, 전투화의 내부온도는 휴대용 써미스터의 온도센서를 사용하였다. 전투화의 종류별 족저압력 및 온도 변화결과를 비교하기 위해 일원변량분석(one-way ANOVA)을 실시한 결과, 첫째, 족저압력 변인에서, 기능성 인솔을 적용한 전투화 C가 전투화 A보다 오른발/왼발 후족부의 최대족저압력에서 통계적으로 유의하게 낮았으며, 전투화 C가 전투화 B보다 왼발 후족부의 평균족저압력에서 통계적으로 유의하게 낮은 압력을 나타내었다. 둘째, 내부온도에서 보행시작 후 40분경과 시점부터 개발 전투화인 B, C가 일반 전투화인 A보다 낮은 내부 온도를 보였다.