헬멧·헤드기어 설계를 바꾸는 두상·목·어깨 3D 곡률 분석

두상 곡률 구조에 대한 재정의

헬멧 설계에서 오랫동안 기준이 되어 온 것은 머리 둘레, 전후 길이, 좌우 폭과 같은 정적 치수였습니다. 이러한 방식은 사이즈를 구분하는 데에는 유효했지만, 실제 착용 환경에서 발생하는 다양한 불편을 설명하기에는 분명한 한계를 가지고 있습니다. 현장에서 자주 제기되는 문제는 헬멧이 전반적으로 작거나 크다는 느낌이 아니라, 특정 부위에서만 눌림이 발생하거나 장시간 착용 시 통증이 집중된다는 점입니다.

이러한 문제의 핵심은 두상을 단순한 크기의 문제로 바라보는 관점에 있습니다. 사람의 두상은 하나의 균일한 곡면이 아니라, 이마·정수리·후두부·측두부가 각기 다른 곡률 반경을 가지는 복합적인 구조입니다. 이마가 급격히 솟아 있는 경우도 있고, 정수리가 평평하게 분포하는 경우도 있으며, 좌우 측두부의 비대칭으로 인해 한쪽만 압박을 받는 체형도 적지 않습니다. 이러한 차이는 일반적인 치수 체계로는 구분하기 어렵습니다.

3D 곡률 분석은 이러한 한계를 근본적으로 보완합니다. 두상 표면의 곡률 변화, 접촉 가능 면적, 압력이 집중될 가능성이 높은 지점을 정량적으로 파악함으로써, 헬멧 설계는 내부 구조를 균일하게 만드는 방식에서 벗어나 사용자 체형에 맞게 분화된 구조로 전환됩니다. 이는 착용 초기의 이질감뿐 아니라, 장시간 착용 시 누적되는 착용감 저하와 통증을 동시에 줄이는 핵심 요소로 작용합니다.

경추 곡률과 헬멧 하중 상호작용

헬멧은 머리에 착용하는 장비이지만, 그 하중을 지속적으로 감당하는 부위는 목과 경추입니다. 특히 산업 현장이나 군·항공 환경, 스포츠 활동처럼 고개를 반복적으로 움직이는 상황에서는 헬멧의 무게 중심과 목 곡률의 관계가 착용 피로를 좌우하게 됩니다. 단순히 헬멧이 가볍다고 해서 안정성과 착용감이 동시에 확보되는 것은 아닙니다.

목은 전굴, 후굴, 측굴, 회전이 동시에 발생하는 복합 관절 구조를 가지고 있으며, 사람마다 자연스러운 곡률과 정렬 상태가 다릅니다. 3D 곡률 데이터를 활용하면 경추 라인의 휘어짐 정도, 두상과 목이 연결되는 각도, 어깨로 이어지는 전이 구간의 형상을 정밀하게 분석할 수 있습니다. 이를 통해 헬멧 착용 시 하중이 목에 어떻게 전달되는지를 구조적으로 이해할 수 있습니다.

실제로 무게는 줄었지만 착용 피로가 오히려 빠르게 발생하는 헬멧의 상당수는, 무게 중심이 목의 자연스러운 곡률 축과 어긋나 있기 때문입니다. 목 곡률을 반영한 헬멧 설계는 단순한 경량화보다 훨씬 큰 체감 효과를 만들어내며, 장시간 착용 환경에서 안정성과 집중력 유지에 직접적으로 기여합니다.

어깨 곡률 기반 하중 분산 메커니즘

헬멧 착용 안정성에서 종종 간과되는 요소가 바로 어깨 형상입니다. 헬멧이 두상에 잘 맞더라도, 스트랩과 하네스가 어깨 곡률과 조화를 이루지 못하면 착용 중 미세한 흔들림과 쏠림이 반복됩니다. 이 현상은 시간이 지날수록 목과 두상에 불필요한 부담을 누적시키게 됩니다.

어깨는 쇄골, 견갑골, 승모근이 복합적으로 형성하는 입체 구조를 가지고 있으며, 경사각과 볼륨 분포는 개인차가 매우 큽니다. 3D 어깨 곡률 데이터를 활용하면 스트랩이 어깨에 닿는 각도, 압력이 분산되는 폭, 하중이 전달되는 경로를 체형별로 조정할 수 있습니다. 이는 헬멧·헤드기어를 단순히 머리에 고정하는 장비가 아니라, 상체 전체로 하중을 분산시키는 구조적 시스템으로 확장하는 설계 접근입니다.

특히 장시간 착용이 전제되는 산업용 안전헬멧이나 군·항공용 헤드기어에서는 어깨 곡률을 고려하지 않은 설계가 안정성 한계로 이어지는 경우가 많습니다. 어깨 데이터는 보조 정보가 아니라, 헬멧 설계 완성도를 결정하는 핵심 변수입니다.

단면·곡률·체적 중심의 헬멧 설계 패러다임

최근 헬멧 설계의 흐름은 외형 중심의 디자인이나 평균 치수 최적화에서 벗어나, 단면·곡률·체적 중심의 설계 방식으로 빠르게 전환되고 있습니다. 내부 공간의 단면 형상이 두상 곡률과 얼마나 자연스럽게 이어지는지, 접촉부의 곡률 변화가 급격하지 않은지는 착용감과 안정성을 동시에 좌우합니다.

3D 인체 데이터를 활용하면 헬멧 내부에서 실제 접촉이 발생하는 구간과, 공간이 과도하게 남아 기능적으로 활용되지 않는 구간을 명확히 구분할 수 있습니다. 이는 설계 단계에서부터 압력 집중 가능성을 제거하고, 다양한 체형군을 포괄할 수 있는 구조를 만드는 데 중요한 역할을 합니다.

특히 5·50·95 분위 대표 모델과 두상·목·어깨 3D 곡률 데이터를 결합한 설계는 평균 체형 중심 설계의 한계를 넘어, 실제 사용자 분포를 반영한 헬멧 개발을 가능하게 합니다. 이는 단순 규격 충족을 넘어, 현장에서 신뢰받는 헤드기어로 이어지는 결정적인 차별점이 됩니다.

헬멧 설계를 위한 인체 곡률 데이터 인프라: 컴포랩스

헬멧과 헤드기어 설계가 어려운 이유는 기술의 문제가 아니라, 설계 단계에서 바로 활용할 수 있는 정밀 인체 데이터의 부족에 있습니다. 컴포랩스는 두상·목·어깨를 포함한 주요 접촉 부위에 대해 3D 곡률·단면·체적 데이터를 정제된 형태로 제공하며, 실제 헬멧 설계 환경에 즉시 적용할 수 있도록 지원합니다.

산업용 안전헬멧, 군·항공용 헤드기어, 스포츠 보호구, 의료·재활용 보호장비까지 컴포랩스의 인체 데이터는 단순 참고 자료가 아니라 설계 의사결정의 기준으로 활용됩니다. 착용감, 안정성, 장시간 사용성, 피로 누적까지 고려한 헬멧 설계가 필요하다면, 이제 출발점은 경험이나 감각이 아니라 정량화된 3D 인체 곡률 데이터입니다.

컴포랩스는 사람의 형상을 가장 현실적으로 이해하는 데이터 파트너로서, 헬멧·헤드기어 설계의 기준을 새롭게 정의해 나가고 있습니다.