두상·목·어깨 인체데이터로 보는 차세대 헤드기어 설계
사람마다 다른 두상 구조, 헬멧 설계의 새로운 기준
헬멧은 대표적인 안전 보호 장비이지만 오랫동안 설계 기준은 비교적 단순한 치수 체계에 의존해 왔습니다. 대부분의 제품은 평균적인 머리 둘레 데이터를 기준으로 사이즈를 구분하고, 사용자는 S·M·L 같은 범주 중 하나를 선택하는 방식이었습니다. 그러나 실제 사람의 두상은 단순한 둘레 값만으로 설명되지 않습니다. 두개골의 폭, 길이, 후두부 곡률, 관자 부위의 돌출, 정수리 높이 등 다양한 요소가 서로 다른 형태로 나타납니다. 이러한 차이는 헬멧 착용 시 압박, 흔들림, 시야 안정성, 무게 중심 등에 직접적인 영향을 미치게 됩니다.
최근 인체공학 연구에서는 헬멧 착용감을 결정하는 핵심 요소가 단순한 둘레가 아니라 두상 곡률과 3차원 형상 데이터라는 사실이 강조되고 있습니다. 동일한 머리 둘레를 가진 사람이라도 앞뒤 길이가 긴 두상, 좌우 폭이 넓은 두상, 정수리 높이가 높은 두상 등 다양한 형태가 존재하며 이러한 구조적 차이는 헬멧 내부 패딩 구조와 쉘 디자인에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 현대의 헬멧 설계는 평균 치수 중심 접근에서 벗어나 형상 기반 설계(shape-based design)로 변화하고 있습니다.
Zhu, Z., Huang, Y., Ji, W., Zhu, J., & Wang, W. (2024). A parametric design framework for the mass customization of bicycle helmet. Heliyon, 10(5), e27409. Cell Press.
헬멧 설계를 바꾸는 3D 두상 스캔과 곡률 분석 기술
헬멧 설계 분야에서 가장 큰 변화를 가져온 기술 중 하나는 3D 인체 스캐닝과 디지털 휴먼 모델링입니다. 최신 인체 측정 기술은 머리 형태를 수천 개의 점 데이터로 측정하여 두상 표면의 곡률, 체적, 단면 구조를 정밀하게 분석할 수 있습니다. 이러한 데이터는 단순한 치수 측정이 아니라 사람의 머리 형태를 실제와 동일한 디지털 모델로 구현할 수 있다는 점에서 큰 의미를 가집니다. 연구자와 엔지니어는 이 데이터를 기반으로 헬멧 내부 구조를 설계하고 착용 시 압력 분포나 접촉 영역을 시뮬레이션할 수 있습니다.
이러한 접근은 스포츠 헬멧, 산업 안전 헬멧, 군용 헬멧, XR 헤드셋 등 다양한 분야에서 빠르게 적용되고 있습니다. 특히 헬멧 내부 패딩 설계에서는 곡률 기반 압력 분포 분석이 중요한 역할을 합니다. 두상 곡률을 기반으로 헬멧 내부 패딩의 밀도와 위치를 조정하면 장시간 착용 시 발생하는 국부 압박을 줄일 수 있으며, 헬멧의 안정성 또한 크게 향상됩니다. 이처럼 3D 인체 데이터는 헬멧 설계를 단순한 제품 디자인이 아니라 데이터 기반 엔지니어링 영역으로 변화시키고 있습니다.
van Seggelen, S.W.H. Designing a multi-sports helmet based on 3D ergonomic data. Delft University of Technology – Rhino & Grasshopper Interactive Textbooks.
두상·목·어깨 데이터가 만드는 차세대 헤드기어 UX
헬멧 설계에서 종종 간과되는 요소가 바로 목과 어깨의 인체 구조입니다. 헬멧은 머리에만 착용되는 장비처럼 보이지만 실제로는 목과 어깨의 근육 구조와 밀접하게 연결되어 있습니다. 헬멧의 무게 중심이 조금만 앞쪽이나 뒤쪽으로 이동해도 목 근육의 부담이 크게 증가할 수 있으며 장시간 착용 시 피로와 통증을 유발할 수 있습니다. 이러한 이유로 최근 연구에서는 헬멧 설계 시 두상뿐 아니라 경추 각도, 어깨 위치, 상체 자세까지 함께 분석하는 접근이 중요해지고 있습니다.
특히 항공 조종 헬멧, 군용 장비, XR 헤드셋 같은 장비에서는 목·어깨 인체 데이터 기반 설계가 필수적인 요소로 자리 잡고 있습니다. 예를 들어 전투기 조종사의 헬멧은 시야 장비와 센서를 포함하기 때문에 일반 헬멧보다 훨씬 무겁습니다. 따라서 헬멧 무게가 목과 어깨에 어떻게 전달되는지 분석하고, 인체의 자연스러운 균형 구조를 고려한 설계가 필요합니다. 이러한 연구는 헬멧을 단순한 보호 장비가 아니라 인체와 하나의 시스템으로 작동하는 장비로 바라보는 새로운 설계 패러다임을 만들어가고 있습니다.
ReiseMoto. Helmet Weight vs Neck Fatigue: The Long-Ride Comfort Guide for Indian Riders.
휴먼데이터 기반 제품 설계를 연구하는 컴포랩스
제품 설계가 점점 복잡해지고 사용자 경험이 중요한 요소로 자리 잡으면서 휴먼데이터 기반 설계(Human Data Driven Design)는 산업 전반에서 핵심 기술로 떠오르고 있습니다. 과거에는 평균 치수에 기반한 설계가 일반적이었다면 이제는 실제 사람의 신체 형상과 움직임 데이터를 분석하여 제품을 설계하는 방식이 새로운 표준이 되고 있습니다. 이러한 변화는 헬멧뿐 아니라 자동차 시트, 스마트 웨어러블, 스포츠 장비, 의료기기, XR 장비 등 다양한 산업에서 빠르게 확산되고 있습니다.
컴포랩스(Comfolabs)는 이러한 흐름 속에서 3D 인체데이터와 디지털 휴먼 모델링 기술을 기반으로 제품 설계를 연구하는 휴먼데이터 전문 기업입니다. 컴포랩스는 인체 스캔 데이터, 체형 분석, 곡률 기반 형상 분석, 디지털 휴먼 시뮬레이션 기술을 활용하여 다양한 산업의 제품 설계를 지원하고 있습니다. 특히 인체 데이터 기반 UX 설계와 제품 인체공학 연구를 통해 기업들이 보다 정확한 사용자 데이터를 활용할 수 있도록 돕고 있으며, 앞으로도 휴먼데이터 기반 디자인 혁신을 선도하는 연구를 지속해 나가고 있습니다.
Comfo Labs 