접이사용성 분석 연구논문 번역(한국어 원본)자전거는 인력을 동력원으로 사용하는 개인운송기구로서 환경 친화적이고 경제적인 교통수단이다(Yung, 2012). 그러나 자동차 산업의 발전과 자동차 중심의 교통체계는 개인운송기구로서 자전거의 이용을 어렵게 하고 있고, 도시화에 따른 인구과밀화와 좁은 주거공간은 자전거를 운반하고 보관하는데 제한적인 요소가 되었다(Bowes and Ihlanfeldt, 2001). 그럼에도 불구하고 자전거와 대중교통수단을 연계한 교통체계가 환경과 경제를 고려한 그린 교통수단으로 가장 적합한 형태라고 여겨지고 있어(Yung, 2012) 도시환경에서 자전거의 교통수단으로서의 역할은 지속될 것이다. 다만 도시형 자전거의 핵심 요구사항(requirement)은 주행성능 보다는 접이를 통한 소형화 기능으로 변화하였다. 즉, 부피를 최소화 할 수 있어야 기차나 버스 등 대중교통수단에 반입할 수 있고 좁은 주거 및 사무공간에 보관할 수 있어 도시형 개인운송기구로서 활용성을 높일 수 있다.
접이식 자전거의 특징은 프레임에 피벗이 적용되어 접힘으로써 형태가 축소 변형되는 것이다(Singh. et al, 2014). 자전거를 타고 이동할 때에는 일반적인 자전거와 유사한 외형(geometry)을 필요로 하지만, 자전거를 carry하는 건물내부나 지하도 같은 곳에서는 일시적으로 크기를 축소시키고 부피를 줄임으로써 다른 사람과의 부딪힘(간섭)을 최소화해야 한다. 이러한 이유 때문에 접이식 자전거는 주행성능에서는 다소 손해를 보더라고 지름이 비교적 작은 휠을 사용하여 운반과 보관에 유리하도록 만드는 것이 일반적이다. 실제 접이식 자전거를 정의하는 중요한 스펙 중 하나는 얼마나 작게 접히는가이다.
접이식자전거와 대중교통의 연계시스템에서 사용자는 상황에 따라 자전거를 접었다 펼치는 일을 반복한다. 이에 편리하게 프레임을 접고 펼칠 수 있어야 사용자 만족도는 높아진다. 접이동작의 편리함은 피벗의 개수와 방향에 의해 결정되는 접이기구유형과 밀접한 관련이 있다. 예를 들어 접이구조가 단순하면 비교적 간결한 동작으로 접을 수 있는 반면 접이구조가 복잡하면 접이동작 역시 복잡하고 오래 걸릴 수 있다. 접이동작이 불편하고 오래 걸린다면 자전거의 주행성능과는 별개로(or 다른차원에서) 사용자 만족도를 크게 저해하기 때문에 접이동작에 대해 정량적으로 분석하고 편리함을 평가하는 일은 중요하다. 그러나 그 동안 자전거 접이기구유형을 규정하고 접이기구유형에 따른 사용자 접이동작을 정량적으로 연구한 문헌은 없었다. 이에 본 연구에서는 접이식 자전거의 접이기구를 유형화 하고 주요 유형에 해당하는 자전거에 대해 사용자 접이 동작을 정량적으로 평가하고자 하였다.
한편 제품의 사용성을 정량적으로 평가하는 방법으로서 사용 동작 관점에서 평가하는 방법들이 시도되고 있다. Moffet(2002)등은 노트북 사용동작을 평가하기 위해 목, 팔꿈치, 손목관절의 각도변화를 분석하여 굴곡각도가 작을수록 편리하다고 하였다. Cho(2008) 등은 세탁기의 투입구 높이에 따른 사용동작을 측정하고 인체모델을 활용한 역동력학 시뮬레이션을 수행하여 허리를 많이 굽힐수록 관절모멘트가 높아 불편하다고 평가하였다. Park(2011)등은 냉장고 Half Guard 조립체의 조립방향을 결정하기 위해 자연스러운 동작에서 손의 3차원 이동궤적을 활용하기도 하였고, Roh(2012)등은 의자의 좌판기울임 조작 시 손을 포함한 주요관절의 이동거리 가 짧을수록 효율적다고 평가한 바 있다.
이에 본 연구에서는 자전거 접이기구 유형별 사용자의 접이동작을 평가하기 위해 허리굽힘, 손의 이동거리 자전거를 접는 동안 지면반발력 변화 측면에서 실험을 수행하였다. 그럼으로써 정의된 접이기구 유형 중 가장 효율적이고 편리한 유형을 도출하고자 하였다.
2. Experiment
2.1 접이기구유형 정의
접이식자전거는 프레임에 한 개 이상의 힌지를 접목하여 전륜과 후륜이 옆으로 나란히 정렬되도록 하는 것이 기본 원리이다. 이 때 프레임에 적용된 피벗의 개수와 피벗축 방향 등의 설계변수에 따라 다양한 접이기구유형으로 분류될 수 있다. 먼저 피벗의 적용 개수에 따라 단일피벗 접이기구와 멀티피벗 접이기구로 나눌 수 있고, 피벗축 방향에 따라 횡축피벗과 수직축피벗으로 구분이 가능하다. 이를 체계적으로 정의하면 그림1과 같이 접이기구를 정의할 수 있다. 먼저 피벗이 한 개인 경우 수직축 방향을 갖는 Single vertical pivot(SVP) type과 수평축 피벗을 갖는 Single lateral pivot(SLP) type이 있다. 이 두 가지 접이기구는 가장 단순한 접이기구로서 피벗은 전 후륜으로부터 동일거리 상에 위치하게 된다. 한편 축방향이 같은 두 개의 피벗을 갖는 접이기구로서 수직축을 갖는 Dual Vertical Pivot(DVP) type과 수평축을 갖는 Dual Lateral Pivot(DLP) type이 있다. 마지막으로 축방향이 다른 두 개의 피벗을 갖는 유형으로서 앞쪽이 수직축 뒤쪽이 수평축을 보이는 Combined Vertical-Lateral Pivot(CVLP) type과 그 반대인 Combined Lateral-Vertical Pivot(CLVP) type 등으로 구분할 수 있다. 이 밖에도 3개 이상의 피벗이 적용되는 접이기구들은 고려할 수 있지만 구조가 너무 복잡해지고 현실적으로 상용화 사례를 찾기가 어렵기 때문에 분류에서는 제외시켰다. |
접이사용성 분석 연구논문 번역(영어 번역본)Bicycles are environmentally friendly and economical means of personal transportation powered by human force (Yung, 2012). However, the development of automotive businesses and automotive transport systems is making the use of bicycles increasingly difficult, while overpopulation caused by urbanization and subsequently narrow residential spaces limits bicycle storage (Bowes and Ihlanfeldt, 2001). Nevertheless, transportation systems connecting bicycles and public transportation are the most promising solution to green transportation when taking the environmental and economic factors into consideration (Yung, 2012), and the role of bicycles as a form of public transportation in the urban environment will persist. However, the core requirement of urban bicycles is its miniaturization through a folding feature rather than driving efficiency. In other words, by minimizing its volume, bicycles can be stored on trains, buses, and other means of public transportation, as well as, in narrow residential and office spaces, thereby utilized more frequently.
The defining characteristic of foldable bicycles is the application of the pivot on the frame to fold the bicycle and minimize its form (Singh. et al, 2014). Although the foldable bicycle requires the same geometry to be used as a means of transportation, one must be able to reduce public interference by temporarily minimizing the bicycle, and carrying it in places such as the inside of buildings or underground passages. For this reason, foldable bicycles are generally made with relatively small wheels for efficient storage even at the cost of driving performance . One of the important specifications of the foldable bicycles is how small it can be folded.
Users of the foldable bicycle and public transportation connecting system should be able to fold and unfold the bicycles repeatedly. User satisfaction is increased by how conveniently the frame can be folded and unfolded. The ease of folding is closely related to the type of folding mechanism, which is determined by the direction and number of pivots . For example, if the structure of the folding mechanism were simple, folding the bicycle would also be simple, whereas if the structure were complex, folding the bicycle would also be a complicated and time-consuming. Apart from driving efficiency (and other dimensions), the ease of folding would be crucial in determining user satisfaction. However, the types of bicycle folding mechanism structures have not been defined nor studies done on quantitative measures of user behavior according to bicycle folding mechanisms. The aim of this study was to categorize the different bicycle folding mechanisms and quantitatively evaluate the folding motion of users on each type.
There have been trials measuring movement to quantitatively evaluate methods of product usability. Moffet (2002) analyzed the motion angles of the neck, elbow, and wrist, correlating the comfort of laptop usage to smaller angle changes. Cho (2008) evaluated the ideal height of washing machine doors using human model simulations to determine the discomfort on back joints by measuring the bend in backs. Park (2011) also utilized a three-dimensional trajectory of the hand in natural motion to determine the mounting direction of the Half Guard assembly of refrigerators while Roh (2012) concluded that shorter movement of major joints, including hands, were more efficient for the operation of the inclination of chairs.
In this study, the upper body flexion, hand movements, and the changes in the ground reaction force while folding the bicycle were measured to evaluate the user folding motion for each type of bicycle . By doing so, the authors sought to derive the most efficient and convenient folding mechanism type in bicycles.
2. Experiment
2.1 Folding Mechanism Types Definitions
The basic principle of folding bicycles is the side-to-side alignment of the combination of one or more hinges to the frame front and rear wheels. The design variables such as the number of pivots and the direction of the pivot axis etc. differentiate various types of folding mechanisms. First, the number of applied pivots distinguishes the single pivot mechanism and the multiple pivot folding mechanism as well as horizontal and vertical axis pivots, depending on the pivot axis. This folding mechanism can be defined by categories as shown in Figure 1. Single pivot types can be divided into Single Vertical Pivot (SVP) types, defined by vertical pivots, and Single Lateral Pivot (SLP) types, defined by horizontal pivots. These two mechanisms are the simplest, with the front and the rear wheels in the same distance from the only pivot. On the other hand, Dual Lateral Pivot (DLP) type and the Dual Vertical Pivot (DVP) types have two pivots located on one axial direction. Lastly, the Combined Vertical-Lateral Pivot (CVLP) type has a vertical front pivot and a horizontal back pivot while the Lateral-Vertical Pivot (CLVP) types is hinged in the opposite direction. Three or more pivot folding mechanisms were excluded from this classification because of their structural complexity and commercial impracticality. |
