인간공학적 육군 비행재킷의 개발 및 평가

연구용 비행재킷에 대한 착용 평가 대상은 조종사 7인, 기관사와 승무원 7인의 남성으로 연구대상자의 인체치수 정보는 Table 1과 같다. 연구대상자의 인체치수는 차세대 국방섬유 기술개발 협력사업(Korea Federation of Textile Industries, 2013)에서 측정한 군인 1,430명과 제7차 한국인 인체치수 조사사업(Korean Agency For Technology And Standards, 2015)에서 측정한 군인 641명을 포함한 총 2,071명 중, 가슴둘레와 키의 최다빈도 구간인 가슴둘레 100 cm(97.5∼102.4 cm), 키 173 cm(169.1 cm~173.9 cm)에 속한다.

Table 1.

Demographics of respondents (N = 7)

1차 연구용 비행재킷은 실태조사에서 나온 디자인 선호도 결과를 반영하여 점퍼형과 사파리형을 함께 개발했으나, 1차 착용 평가를 통해 현재 보급되고 있는 투피스 비행복의 길이에 맞는 사파리형을 최종적으로 채택하여 이를 개선하였다. 따라서 본 연구에서는 최종적으로 개발된 사파리형의 비행재킷과 현재 착용 중인 점퍼형의 비행재킷에 대한 착용 평가이며, 착용 방법은 규정 착장 방식대로 투피스 비행복 위에 비행재킷 내피와 외피를 함께 착용하였다.

Fig. 1은 현 비행재킷과 연구용 비행재킷에 대한 착장 사진이다.

Fig. 1.

A current flight jacket and a developed flight jacket.

치수적합성에 대한 평가는 각 의복 부위별 여유에 대해 선행 연구(Jeong, 2014; Lee, 2016)에서 사용한 7점 척도로 평가하였다. 신체 부위별 치수적합성은 목둘레, 앞품, 뒤품, 가슴둘레, 허리둘레, 밑단둘레, 진동둘레, 소매둘레, 팔꿈치둘레, 소매부리둘레, 칼라높이, 어깨가쪽사이길이, 소매길이, 상의길이, 총 14항목에 대한 여유 정도를 7점 척도로 평가하였다. 7점 척도의 의미는 1점이 매우 작다/매우 짧다, 2점이 작다/짧다, 3점이 조금 작다/조금 짧다, 4점이 알맞다, 5점이 조금 크다/조금

동작적합성 평가는 일반 동작과 임무 동작으로 구분하여 진행되었다. 임무 시 진행하는 동작에 대한 정확한 평가를 위하여 실제 항공기를 탑승하여 임무를 진행하면서 평가하였다. 일반 동작에 대한 동작적합성 평가 문항은 선행 연구(Han et al., 2016; Jeong, 2014; Lee et al., 2012)에서 사용된 자세를 참고로 선 자세 1개, 목 관절 동작 1개, 어깨관절 동작 5개, 팔꿉관절 동작 1개, 허리관절 동작 1개로, 총 9개의 일반 동작 자세를 선정하였으며 선정된 동작은 Table 2와 같다. 동작적합성 평가 동작은 사전 조사(Choi & Choi, 2020)를 통해 얻은 임무 동작으로, 조종사는 항공기 승하차, 항공기 출입구 개폐, 안전벨트 착용, 항공계기판 조작 동작이 있으며, 기관사와 승무원은 항공기 점검, 항공기 충전, 훅업, 화물 이동, 산불 진화 동작이 있다. Table 3은 조종사와 기관사, 승무원의 임무 동작을 나타내고 있다. 동작적합성 평가 방법은 선정 동작을 취한 뒤, 의복 부위별로 느끼는 불편함을 불편 정도에 따라 7점 척도로 평가하게 하였으며, 의복 부위는 목, 어깨, 가슴, 겨드랑이, 등, 허리, 팔꿈치, 손목으로 각 동작 시 연관 있는 부위로 한정하였다. 7점 척도의 의미는 1점이 매우 불편하다, 2점이 불편하다, 3점이 조금 불편하다, 4점이 보통이다, 5점이 조금 편하다, 6점이 편하다, 7점이 매우 편하다이다.

Table 2.

General motions for motion suitability evaluation

Table 3.

Mission motions for motion suitability evaluation

사용편의성 평가는 6개의 주머니, 볼펜 홀더, 허리와 밑단, 소매단의 조임에 대한 사용편의성 평가이다. 사용편의성 평가는 선행 연구(Choi, 2020; Lee, 2016)를 참고로 7점 척도로 평가하게 하였으며 7점 척도의 의미는 1점이 매우 불편하다, 2점이 불편하다, 3점이 조금 불편하다, 4점이 보통이다, 5점이 조금 편하다, 6점이 편하다, 7점이 매우 편하다이다.

외관만족도 평가는 현 비행재킷과 연구용 비행재킷에 대한 전체적인 외관에 대한 만족도 평가이다. 외관만족도 평가는 선행 연구(Choi, 2020; Lee, 2016)를 참고로 7점 척도로 평가하게 하였으며 7점 척도의 의미는 1점이 전혀 만족하지 않는다, 2점이 만족하지 않는다, 3점이 조금 만족하지 않는다, 4점이 만족한다, 5점이 조금 만족한다, 6점이 만족한다, 7점이 매우 만족한다이다.

디자인 개선은 사전에 진행된 실태조사 항목 중 디자인 선호도 결과를 바탕으로 이루어졌다. 최종 연구용 비행재킷은 투피스 규정복 착용을 위해 사파리 재킷 형태로 채택하였으며 칼라는 보온을 위해 스탠드칼라로 변경하였다. 주머니는 생환조끼를 착용한 후에도 주머니의 사용이 가능하도록 비행재킷의 겉면에 위치하도록 하였으며 주머니의 개수에 대한 선호가 높았던 점을 감안하여 가슴 주머니, 소매 주머니, 허리 주머니, 총 6개의 주머니를 부착했다. 좁은 조종실의 구조물의 걸림을 최소화하기 위해 왼쪽 소매 주머니에는 내장 볼펜 홀더를 삽입했다. 주머니의 크기는 조종사가 소지하는 수첩과 개인 소지품이 들어갈 수 있는 크기로 설계되었으며, 여밈은 현 비행재킷의 벨크로 대신, 보관이 용이한 지퍼 여밈 형태로 변경했다. 내피의 경우, 플리스 소재의 스탠드칼라 형태로, 소매 패턴은 비행재킷 외피와 동일한 방식으로 제작하였다. 1차 연구용 비행재킷의 착의 평가 시, 현 비행재킷의 허리 밑단의 조임 형태에 익숙하여 허리 조임 스트링을 추가로 원했으며, 앞뒤 밑단 차이를 없애고, 겨드랑 통풍구의 지퍼 여밈을 봉제형 아일렛 통풍구로의 변경을 희망하여 이에 대한 디자인 수정이 있었다.

최종적으로 개발된 연구용 비행재킷의 도식화는 Fig. 2와 같다.

Fig. 2.

Developed flight jackets.

패턴 설계는 사전 조사를 통해 얻은 근무 환경과 임무 동작이 고려된 기능적인 소매 패턴 설계에 초점이 맞추어져 있다. 사전 조사 결과, 조종사와 기관사, 승무원의 임무 동작 시 팔과 어깨를 사용하는 동작이 많았다. 조종사는 조종석에서는 계기판을 조작하기 위해 팔을 앞으로 뻗는 동작이 있었으며 기관사와 승무원은 항공기 점검, 훅업 등 대부분의 임무 동작에서 팔을 앞으로 165^o 기울인 자세를 취했다. 따라서 임무 수행 시주로 사용하는 어깨 각도를 고려하여 165^o 어깨 관절 사용에 적합한 소매 패턴을 개발하였다. 팔을 앞으로 165^o 들었을 때 겨드랑 부위에 당김이 없도록 활동분을 부여하였으며, 겨드랑 부위의 활동분은 팔을 앞으로 165^o 든 3차원 형상에서 겨드랑 부위와 관련된 소매안쪽길이선과 몸판의 옆선을 구획하여 정자세 대비 각 구간의 체표 길이 변화율을 분석하여 도출하였다. 패턴 설계 방식은 소매 패턴의 소매안쪽길이 연장선과 몸판의 겨드랑점과 연결된 선이 몸판의 옆선과 앞 방향으로 165^o를 이루도록 배치한 뒤, 몸판의 겨드랑점과 소매의 겨드랑점 간격이 겨드랑 부위의 활동분(9.5 cm)을 유지하도록 위치를 조정했다. 그 후, 소매 디자인선을 그려주어 최종 소매 패턴을 획득하였다. 이와 같은 방식은 방향성 있는 소매 패턴 설계를 가능하게 하며, 겨드랑 부위의 봉제선을 없애므로써 봉제선으로 인한 이물감을 최소화할 수 있다는 점에서 유용하다고 볼 수 있다. 또한 비행재킷은 제복의 기능이 있는 군복으로서 형태안정성도 확보해야하므로 팔을 60^o 올린 상태의 소매를 설계하여 바로선자 세에서도 외관이 우수하도록 설계하였다.

현 비행재킷의 가슴둘레 치수는 121.0 cm로 사전 조사에서 레이어링 착장 방식으로 인해 가슴둘레 여유분이 작다고 평가되어 레이어링 착장 여유분을 고려한 127.0 cm를 연구용 비행재킷의 가슴둘레로 설정하였고, 상의 길이는 현재 규정으로 착용하는 투피스 상의길이(72.5 cm)를 덮을 수 있도록 3.0 cm 연장한 75.5 cm를 적용하였다. 밑단 둘레는 현 비행재킷이 립조직의 고무단이지만 연구용 비행재킷은 스트링 조임 형태로 조종사들이 항공기를 승하차하거나, 기관사와 승무원들이 항공기 점검을 할 때 다리를 벌리는 전신 임무 동작을 감안하여 밑단을 늘려주었으며, 필요에 따라 조임 장치를 조절하여 착용할 수 있게 하였다. 소매길이는 군인의 팔길이 평균 치수인 58.0 cm에서 3.5 cm의 커프스 조임단에 대한 여유를 부여하였으며 칼라의 높이는 기존이 셔츠칼라 형태로 스탠드 분량이 3.3 cm였으나, 보온성 확보와 화염으로부터의 안전을 위하여 칼라높이를 8.0 cm로 하고 칼라각도를 1.0 cm 위로 회전시켜 개구부를 밀착 설계하였다.

1차 연구용 비행재킷의 착의 평가에 근거하여 2차 연구용 비행재킷의 패턴과 디자인의 수정이 이루어졌다. 2차 연구용 비행재킷의 앞 · 뒤 밑단 차이를 없앴으며, 허리 조임을 별도로 원하여 허리스트링 조임을 추가하여 위치를 재조정했다. 그 외 소매조임 조절탭의 길이와 폭을 조절하기 편하게 크기를 키웠으며, 외부에서는 스탠드칼라 형태로 착용하나, 기내에서는 셔츠 칼라처럼 넘겨 착용하는 습관으로 인해 지퍼 상단 위치를 칼라 끝이 아닌, 앞목점 아래 1.0 cm에서부터 부착하고 칼라를 오픈 했을 때 몸판 벨크로가 보이지 않도록 벨크로의 위치를 가슴 요크선 위치로 수정하였다. 내피는 뒤판에서 활동성을 위해 사용된 스트레치 소재의 절개선이 보이지 않게 허리 절개선을 앞으로 3.0 cm 이동하였고, 늘어짐을 방지하기 위해 1.2 cm 다트 분량을 주었다. 소매의 경우에도 팔꿉 위치에 있는 보강천의 절개선 위치를 맞추기 위하여 디자인 선의 위치를 이동하였다. 연구용 비행재킷의 최종 패턴은 Fig. 3이며 최종 패턴 치수는 Table 4와 같다. 소매길이의 경우 외피의 어깨를 드롭하면서 생긴 어깨길이의 차이만큼 소매길이의 차이가 발생되었으나, 화장길이는 동일하다.

Fig. 3.

The pattern of developed flight jackets.

Table 4.

The product size of developed flight jackets

현 비행재킷에 대한 조종사와 기관사, 승무원의 치수적합성 평가 결과, 팔꿈치둘레와 상의길이 항목에서 유의미한 차이를 보였다(p<.05). 기관사와 승무원은 조종사보다 현 비행재킷의 상의길이에 대한 치수적합성을 더 낮게 평가하였는데 이는 사전 실태 조사(Choi & Choi, 2020)에서 사파리 형태를 선호했던 디자인 선호 결과와 일치한다. 또한 동작 범위가 조종사보다 더 크므로, 소매 부위의 치수적합성을 더 낮게 평가한 것으로 보인다. 연구용 비행재킷에 대한 조종사와 기관사, 승무원의 치수적합성 평가 결과, 허리둘레와 칼라높이, 상의길이 항목에서 유의미한 차이를 보였다(p<.01). 연구용 비행재킷의 형태가 사파리 형태의 스탠드칼라이므로, 더 많은 저온 환경에 노출되고 있는 기관사와 승무원들의 연구용 비행재킷에 대한 만족도가 더 높은 것으로 보인다.

현 비행재킷과 연구용 비행재킷에 대한 치수적합성 평가 결과, 조종사는 목둘레, 가슴둘레, 허리둘레, 팔꿈치둘레, 어깨가쪽사이길이, 뒤품 항목이 p<.05 수준에서, 상의길이, 소매길이 항목이 p<.01 수준에서 유의미한 차이를 보였다. 사전실태조사에서 사파리 형태를 선호했던 기관사와 승무원은 현 비행재킷의 소매길이와 상의길이가 짧은 반면, 연구용 비행재킷의 길이 항목은 적당하다고 평가했지만(p<.01), 조종사는 현 비행재킷의 소매길이와 상의길이가 조금 짧은 반면, 연구용 비행재킷의 소매길이와 상의길이가 조금 길다고 평가하였다(p<.01). 또한, 기관사와 승무원은 현 비행재킷의 가슴둘레, 허리둘레, 밑단둘레를 모두 적당하다고 평가하였는데 립조직 밑단 형태를 더 선호하는 조종사는 현 비행재킷의 허리둘레와 밑단둘레이 적당하며 사파리 형태의 연구용 비행재킷의 둘레는 크다고 평가하였다. 이를 통해 조종사의 현 비행재킷의 점퍼 형태에 대한 선호와 임무 중 추위에 노출되는 정도에 따라 사파리 형태의 연구용 비행재킷의 치수적합성 평가 결과는 상이함을 알 수 있다. 하지만 조종사도 연구용 비행재킷의 위팔둘레, 겨드랑둘레, 팔꿈치둘레, 손목둘레, 어깨가쪽사이길이, 앞품, 뒤품이 현 비행재킷 보다 적당하다고 평가하여 팔 동작과 관련된 부위의 치수 개선이 이루어졌다고 볼 수 있다.

Table 5.

The results of dimensional suitability (N = 7)

현 비행재킷에 대한 조종사와 기관사, 승무원의 일반 자세 동작적합성 평가 결과, 팔을 180^o 위로 올리는 동작 시 진동 부위, 팔꿉 관절을 접는 동작 시 소매 부위, 몸통 숙이기 동작 시 진동 부위에서 기관사와 승무원이 조종사보다 현 비행재킷이 더 불편하다고 평가하였다(p<.05). 화물 공수, 산불 진화 등 어깨 관절 사용 범위가 더 큰 임무 동작이 많은 기관사와 승무원은 현 비행재킷 소매의 진동 부위 및 팔꿉 관절 부위가 임무 진행 시 적합하지 않다고 여기고 있었다.

연구용 비행재킷에 대한 조종사와 기관사, 승무원의 일반 자세 동작적합성 평가 결과, 바로 선 자세, 팔을 90^o 앞으로 올리는 동작, 어깨를 뒤로 젖히는 동작에서 기관사와 승무원이 조종사보다 연구용 비행재킷의 소매가 더 편하다고 평가하였다(p<.05). 기관사와 승무원은 립조직의 허리 조임 형태인 현 비행재킷은 바로 선 자세에서도 불편함을 느꼈다면 사파리 형태의 연구용 비행재킷은 그 불편함이 해소되었고, 기능적인 소매패턴 설계로 연구용 비행재킷의 소매 부위가 더 편하다고 평가하였다.

Table 6.

The results of general motion suitability (N = 7)

현 비행재킷과 연구용 비행재킷의 일반 자세에 대한 동작적 합성 평가 결과, 조종사는 모든 항목에서 현 비행재킷 보다 연구용 비행재킷의 동작에 대한 부위별 동작적합성이 더 우수하다고 평가하였다. 현 비행재킷은 셔츠칼라이므로, 연구용 비행재킷의 스탠드칼라보다는 목 관절 사용이 편할 것이라 예상되었으나, 수치적으로 연구용 비행재킷의 칼라가 더 좋게 평가된 것은 플리스 소재의 내피 소재가 피부에 닿아 목을 돌릴 때 뻣뻣한 외피 소재의 느낌을 감소시켰기 때문인 것으로 판단된다. 특히, 팔을 180^o 위로 올리는 동작에서 현 비행재킷 보다 연구용 비행재킷이 어깨, 뒤품, 진동둘레, 소매둘레에서 5.4점 이상의 점수를 받은 것은 기능적 소매 패턴 설계로 인해 착용감이 우수해졌음을 나타내고 있다.

현 비행재킷과 연구용 비행재킷의 임무 동작에 대한 동작적 합성 평가 결과, 조종사와 기관사, 승무원은 모든 임무 동작에서 현 비행재킷 보다 연구용 비행재킷의 동작적합성이 더 우수하다는 결과를 얻었다(Table 7, Table 8).

Table 7.

The results of mission motion suitability by pilots (N = 7)

Table 8.

The results of mission motion suitability by flight engineers and crew (N = 7)

현 비행재킷과 연구용 비행재킷에 대한 주머니의 사용편의성 평가 결과는 Table 9와 같다. 조종사는 왼쪽 가슴 주머니 사용과 볼펜 사용성에서 기관사와 승무원은 모든 주머니와 볼펜의 사용성 평가에서 연구용 비행재킷을 우수하다고 평가하였다. 현 비행재킷이 안쪽 가슴 주머니를 바깥 가슴 주머니로 변경하고 크기를 확대하면서 사용성이 좋아진 것으로 보인다. 또한 내부 삽입 볼펜 홀더의 사용성이 외부로 노출되어 있는 현 비행재킷의 볼펜 홀더보다 더 편하다고 평가된 것은 홀더 사이즈를 0.5 cm 더 크게하고 볼펜 홀더 입구를 손목 사용 각도대로 기울여서 설계한 결과로 보인다. 한편, 허리조임과 밑단 형태가 상이하여 현 비행재킷과 연구용 비행재킷의 비교는 불가능하나, 연구용 비행재킷의 허리와 밑단 조임 사용성에서 조종사와 기관사가 각각 4.9점, 6.0점이며 소매단 조임 사용성에서 조종사와 기관사가 각각 5.8점, 6.4점으로 나와 편하게 느끼고 있음을 알 수 있었다.

Table 9.

The results of usability for pockets, pen holder and fastenings (N = 7)

현 비행재킷과 연구용 비행재킷에 대한 외관만족도 평가 결과는 Table 10과 같다. 조종사는 평균값의 차이가 없었으나, 기관사와 승무원은 p<.05 수준에서 연구용 비행재킷의 외관을 더 우수하다고 평가하였다. 이는 근무 환경과 임무 수행에 따른 의복 형태에 대한 선호도 차이에 기인한 것으로 보인다.

Table 10.

The results of appearance satisfaction (N = 7)