신체활동 친화적인 건강증진 계단 디자인을 위한 사전방향성 연구

이수기(Lee, Sugie),김수민(Kim, Sumin),김선아(Kim, Suna),이창관(Lee, Changkwan),현은령(Hyun, Eunryung) 한국디자인지식학회 2014 디자인지식저널 Vol.31 No.-

현대인은 자동차 중심적인 생활과 신체활동 부족으로 비만과 이로 인한 각종 만성질병의 위험에 노출되어 있다. 따라서 일상생활 속에서 지속적이며 자발적인 신체활동을 유도할 수 있는 공공 공간의 디자인이 중요하다. 지하철 및 공공 공간에 비치된 계단은 신체활동뿐만 아니라 건강증진과 공중보건 제고에 효과적이다. 본 연구는 건강증진 계단디자인을 위한 사전연구로서 국내외 유사사례를 분석하고 그 결과를 통해, 공공 공간 계단디자인의 요인별 고려요소를 탐색하였다. 이러한 요소는 신체활동 친화적인 건강증진 계단 조성을 위한 디자인 선호도 및 관찰 분석의 근거로 활용되었다. 분석결과 건강계단 디자인에 있어 시각적 자극을 유도하는 색채, 그래픽, 조명과 청각적 요소인 음악 등에 대해 선호도가 높은 것으로 나타났다. 또한, 생활에서 걷는다는 의미의 중요성을 인지할 수 있는 칼로리 표기나 걷기를 통해 연장되는 수명표기 등의 정보가 계단이용을 유도하는 데 도움을 주는 것으로 나타났다. 그리고 계단이용이 기부금 적립 등으로 연결되어 자긍심과 보람을 느낄 수 있는 사회 공헌적 적립 모듈 등과 연계될 때 계단이용을 더 선호하는 것으로 나타났다. 본 연구는 신체활동과 건강증진을 유도할 수 있는 건강계단 디자인 요소들을 분석하였으며, 향후 우리나라에서 공공 공간을 대상으로 건강증진을 위한 액티브 디자인 운동의 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다. People in contemporary societies have been increasingly exposed to various diseases that are attributed to physical inactivity and an automobile-dependent lifestyle, such as obesity and chronic diseases. Therefore, it is important to design public spaces that encourage sustainable and spontaneous physical activity and promote health in everyday life. Stairs in public spaces, such as within subway system and in public buildings, has great potentials not only to promote physical activity, but also to enhance public health. This study consists of preliminary research on stair design that can promote healthy lifestyles. It analyzes existing cases and explores specific elements of stair design that can promote public health. These specific design elements identified in this study have been included in a preference survey and examined in observational research in order to identify important design factors that can promote physical activity and health. Analysis results show that both visual stimulation such as graphics color, and lighting and music are effective elements that can encourage people to use stairs rather than escalator. In addition, inspirational and motivational signs addressing calorie expenditures and life longevity are positive design elements. Lastly, social activities, such as exercises that accumulate points for donation through stair use have the potential to motivate people to use stairs. By analyzing the stair design elements that promote physical activity and health, this study provides basic information for implementing active design movement in public space in Korea.

인간행동습성과 피난계단의 설계에 관한 연구

이강훈 社團法人 韓國火災 ·消防學會 1998 한국화재소방학회논문지 Vol.12 No.4

이 연구는 인간의 중요한 행동습성 중의 하나인 좌회전습성을 건축설계에 고려할 경우, 고층건물의 지상층 피난계단은 좌회전계단(피난층으로 내려갈 때 좌회전하여 내려가도록 설계된 계단)으로 설계하는 것이 재실자가 보다 더 안전하고 빠르게 피난하는 데 효과적이라는 것을 현장조사 및 실험을 통하여 규명하고자 한 것이다. 20층 규모의 고층건물을 이용하여 피난자가 피난층으로 내려갈 때의 피난속도를 측정한 결과, 오른손잡이의 경우는 좌회전계단의 사용이 우회전계단(피난층으로 내려갈 때 우회전하여 내려가도록 설계된 계단)의 사용시보다 편하고 빠른 반면, 왼손잡이의 경우는 우회전계단의 사용이 좌회전계단의 사용시보다 편하고 빠르다는 것을 확인하였다. 그리고 우리나라는 94% 이상의 사람이 오른손잡이인 것으로 조사되었다. 그러나 현재 우리나라 고층건물의 지상층 피난계단은 조사결과 76% 이상이 우회전계단임을 알 수 있었다. 이렇게 잘못 설계된 피난계단의 실태를 감안해 볼 때 이의 시정을 위해서는 관련법규의 피난계단 구조기준에 고층건물의 지상층 피난계단은 좌회전계단으로 설계하도록 규정할 필요가 있다. The purpose of this study is to examine that the escape stair of high-rise buildings has to be designed as a left-handed stair(a stair being designed to turn left while we go down the ground floor) judging from fire-safety point of view. Most of Korean people are right-handers. In case of right-handers it was found that the occupant's escape speed using a left-handed stair is more convenient and fast than that of a right-handed stair(a stair being designed to turn right while we go down the ground floor). But most of the escape stair of high-rise buildings in Korea was designed as a right-handed stair. The fire code therefore should be provided that the escape stair of high-rise buildings should be a left-handed stair.

신체활동을 유도하는 건강증진계단의 참여촉진 디자인 요소에 관한 실증분석

이수기(Lee, Sugie),현은령(Hyun, Eunryung),김수민(Kim, Sumin),이윤성(Lee, Yoonsung),유치선(Yoo, Chisun) 한국디자인지식학회 2014 디자인지식저널 Vol.32 No.-

현대인들은 신체활동의 부족으로 비만 및 만성질병에 대한 노출 위험성이 커지고 있다. 따라서 일상생활에서 자연스럽게 신체활동과 건강증진을 도모할 수 있는 신체활동 친화적인 물리적 환경조성이 매우 중요하다. 본 연구는 서울시 시민청 가야금건강계단 사례를 통해 신체활동을 유도하고 참여를 촉진할 수 있는 디자인 요소를 분석하고 실증하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 실제 사례 대상지의 계단을 이용하고 있는 시민들을 대상으로 디자인 조형요소 선호도를 분석하여 건강계단 디자인에 적용하였다. 그리고 건강계단 조성사업 전과 후 이용자의 행태변화를 분석하여 신체활동 친화적인 건강계단 디자인 요소의 효과를 검증하였다. 서울시 가야금건강계단 사업의 전과 후를 조사·분석한 결과, 건강계단 조성사업 후 계단 이용률은 평균 7.8%에서 17.9%로 증가하여 적용된 디자인 요소가 이용자의 참여촉진에 분명한 효과를 미친 것으로 나타났다. 본 연구는 신체활동을 유도하는 건강증진계단의 참여촉진 디자인 요소를 도출하여 이를 실제사례에 적용하여 그 효과를 평가하였다는 점에서 의의가 있다. 그리고 공적공간을 대상으로 신체활동과 건강증진을 유도할 수 있는 공공디자인 가이드라인 수립을 위한 시사점을 도출하였다. Physical inactivity increases the health risks of obesity and certain chronic disease. Therefore, physical activity in public places is an important aspect of public health promotion. This study aims to empirically examine the design elements of stairs that attract user’s participation as a mean to promote physical activity. We examine the case of ‘Gayageumm Health-Promoting Stair’ in Seoul’s city hall and conduct a user-preference survey for outdoor public stair design elements that include questions regarding the theme, color, sound, lighting and signs. The preferred design elements were applied to the ‘Gayageumm Health-Promoting Stair’ project. Our analysis of the ‘before’ and ‘after’ experiment shows that a user’s choice of taking the stairs over taking the escalator increased from 7.8% to 17.9%. This finding indicates that stair design elements can produce a significant impact on users’ behavior. This study empirically shows and emphasizes that the design of public places may have a positive impact on promoting increased physical activity and greater public health. Finally, this study suggests implications for the design guidelines to promote physical activity in public spaces.

계단 디자인에 나타난 현상학적 건축 특성

정태용 대한건축학회 2022 대한건축학회논문집 Vol.38 No.4

From simple theories to concrete elements of practice, this study aims to explore the different characteristics of phenomenological architecture in staircase designs. In architecture, stairs are symbolic, empirical architectural components on top of being functionally used as a vertical mobility device. Architects attempting phenomenological architecture exhibit different architectural elements for each line with the assumption that each aspect reflects the differences in stair composition. Peter Zumthor and Steven Holl were selected as representative architects with different phenomenological approaches to identify its characteristics and to compare their art museums' stair designs separately and collectively. Peter Zumthor tried to secure independent stairwell space through emphasizing direction and the presence of stairs mainly by using straight stairs. His stairs were separated from the walls, and the steps were treated strictly and simply with gray and black achromatic colors. Steven Holl's stair design is based on a part of continuous flow path. His stairs were connected to surrounding spaces such as the atrium, lobby, corridors, and ramps that were used to show movement. Peter Zumthor represents the ontological line of phenomenological architecture evident in his stair design that integrates step independence and independent presence with a tectonic emphasis. Steven Holl is part of the line that highlights the experience of phenomenological architecture; his stair design emphasizes the spatial experience of multiple views with continuous movement. 본 연구는 특정한 건축 성향을 보여주는 건축가들의 작업이라면, 건축의 주요 부분인 계단 디자인에 있어서도 그 특성들이 반영되어있을 것이라는 가정에서 출발한다. 본 연구에서는 현상학적 건축의 성향을 크게 하이데거의 사고에 영향을 받은 ‘존재 중심’의 건축과 메를로-퐁티의 ‘체험 중심’ 건축으로 대별하여 이들의 특성을 살펴보고, 이들 두 계열을 대표하는 건축가로 페터 춤토르와 스티븐 홀을 선정하고 그 이유를 밝혔다. 현상학적 건축특성이 나타나는 건축의 요소로 계단을 선정하고, 좀 더 구체적인 연구를 위해 대상을 전시 시설 계단으로 한정하여 진행했다. 페터 춤토르는 계단 디자인에 있어서 존재 부여를 가장 중요하게 생각했다. 독립된 계단실 공간을 확보하려고 노력했고 일자형의 직선형 계단을 주로 사용하여 계단의 방향성 및 존재감을 강조했다. 계단과 벽면을 분리하여 계단을 독립시켰고, 회색과 흑색의 무채색 계열로 엄격하고 단순하게 처리했다. 반면 스티븐 홀은 기본적으로 연속적인 동선 구성을 기반으로 계단을 디자인한다. 계단은 아트리움, 로비와 같은 주변 공간과 연결되며, 복도, 경사로와 함께 움직임을 보여주는 요소로 사용된다. 곡선과 각을 달리하는 직선형 계단들이 주변 벽, 바닥과 동일한 재료와 색채를 사용하여 동선과 공간의 연속성을 강조한다. 그 결과 현상학적 건축의 존재론적 계열을 대표하는 페터 춤토르는 계단 디자인에 있어서, 계단의 독립적 존재, 강한 방향성 및 텍토닉 성격을 강조했으며, 스티븐 홀은 자신의 계단 디자인에 있어서 연속적인 동선에 따른, 다시점, 다전망의 공간 체험 강조를 통하여, 현상학적 건축의 체험을 강조하는 계열에 속하고 있음을 알 수 있다.

Parametric Design Optimization of a Tail Mechanism Based on Tri-Wheels for Curved Spoke-Based Stair-Climbing Robots

JeongPil Shin,YoungHwan Kim,Dong-Yoon Kim,Gil Ho Yoon,TaeWon Seo 한국정밀공학회 2023 International Journal of Precision Engineering and Vol.24 No.7

Overcoming stairs is an important requirement for mobile robots. Therefore, many studies have been conducted to develop robots with novel stair-climbing mechanisms. A curved-spoke-based stair-climbing robot has been developed to overcome stairs, but had some limitations during stair climbing, such as damage caused by friction with the edge of the stair and impact during locomotion. In a previous study, several tail mechanisms were suggested to solve these problems, and the tri-wheel tail mechanism showed remarkable performance improvements. However, the previous study used only one step size of 300 ×160 mm2. Therefore, in this study, a robust optimal design of the tri-wheel tail mechanism using the Taguchi method is conducted to achieve outstanding performance improvements even for stairs of various sizes and different climbing speeds as user conditions. The design of simulations of the tri-wheel tail mechanisms are performed via orthogonal arrays using a commercial dynamic simulation software tool. The objective function is to minimize the minimum required friction coefficient for a mobile robot to climb stairs without slip. The performance improvements are verified experimentally using a measurable performance index. Thus, these findings can be used to design stair-climbing mobile robots.

고층아파트단지 계단실 지붕디자인 유형과 시각 선호도 현황

이태경(Lee Tae-Kyung),이상홍(Lee Sang-Hong),박찬돈(Park Chan-Don) 대한건축학회 2009 대한건축학회논문집 Vol.25 No.9

This study examines interactive effects in roof stair hall design of high-rise apartment, and attempts to discover their influence on peoples' visual preferences. It's purpose is to increase competition of apartment design and to propose architectural standards on townscape design through designing the roof stair hall of high-rise apartment. The number of the high-rise apartment built in Teagu city is 1479 units. And 59 apartment complexes which have over 300 units were surveyed among high-rise apartment in Taegu city. The result of the analysis showed that the visual preferences for roof stair hall design is different between day and night, citizen and experts. In analyzing the visual preference for roof high-rise design between day and night, the highest preference is decorated flat roof design for night time and there is no different preferences for day time in roof stair hall design. The result of this study can be utilized in deciding which design elements of roof stair hall to consider in designing high-rise apartment on townscape for day and night time.

Optimal design of hand-carrying rocker-bogie mechanism for stair climbing

Hee Seung Hong,서태원,김동목,Sun Ho Kim,김종원 대한기계학회 2013 JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.27 No.1

Transporting heavy packages while climbing stairs can be a very difficult or dangerous task. In situations where this task is frequently required such as construction sites, workers would use equipment such as a back rack for convenience, but still it becomes a difficult task as the weight increases. In this paper, we propose a stair climbing hand-carrying cart based on the rocker-bogie mechanism. We conduct an optimal design of the kinematic variables of the rocker-bogie mechanism for stable stair climbing using Taguchi methodology. Fluctuations and a tilted angle during stair climbing are considered to formulate the objective function. Three different shapes of typical stairs are selected as user conditions to determine a robust optimal solution. The results are verified by experiments using a testing set-up of three stair profiles, and the experimental results are compared with simulation. We expect that the results of this research can be applied to stair climbing robot design.

국ㆍ내외 기준개선을 통한 국내 초고층 건축물의 화재피해경감 대책에 관한 연구

Jaesun Ko 한국재난정보학회 2017 한국재난정보학회 논문집 Vol.13 No.2

초고층 건축물의 발생 가능한 화재를 방지하기 위해서는 통일된 법 규정과 합리적인 설계가 필요하다. 이를 위해 본 연구는 초고층 및 대형 건축물관련 건축심의ㆍ성능위주설계(PBD)평가ㆍ재해영향평가(DIA)를 중심으로 이 제도의 대상이 되는 건축물과 그 내용상의 문제를 분석하여 성능위주 설계를 기반으로 하는 화재 공학적 화재예방 개선방안을 도출하였다. 먼저 법 기준개선측면에서는 첫째 성능위주설계(PBD)평가와 재해영향평가 등에 있어서 상당부분이 동일한 내용임에도 불구하고 두 개의 법령으로 이원화된 부분은 일치 시키고 통폐합해서 운영하는 것이 필요하다. 둘째, 성능위주설계(PBD)평가와 재해영향평가(DIA)의 통폐합이 불가능하다면, 성능위주설계(PBD)평가와 재해영향평가(DIA)의 내용의 영역이 명확히 구분되어 정립되어야 한다. 다음 초고층 건축물의 공학적 화재위험성에 대한 개선방안으로는 NFPA 규정대로 첫째 특별 피난 계단에서 직통계단의 규정을 개정할 필요가 있으며, 배연창 대신 기계식 배연설비를 설치하는 경우, 미국에서 사용하는 샌드위치 가압방식(Sandwich Pressurization) 허용하고, 둘째 특별 피난계단용 제연설비는 화재시 구간별로 급기 할 수 있도록 기준의 개정 및 설계초기 단계부터 준공까지 성능위주설계 진행 등이 필요한 것으로 나타났다. 향후 이상의 연구에서 도출한 개선책 반영과 함께 초고층 건축물의 대한 또 다른 고려사항들에 대해 추가적인 연구가 진행되고, 또한 유지관리에 대한 연구가 진행되어 그 결과를 반영할 수 있는 초고층 건축물이라면 화재로 인한 인명피해 및 재산손실을 줄이는데 획기적인 기여를 할 것으로 예상된다. Uniform laws and regulations and reasonable design is necessary for the prevention of possible fire in super high-rise building. To this end, this study focused on super high-rise and massive building-related architectural reviewㆍperformance-based design (PBD) evaluationㆍdisaster impact assessment (DIA), and provided fire engineering measures for improving fire prevention on the basis of performance-based design by analyzing the buildings subject to these systems and problems in terms of contents. Above all, in the aspect of law and standard improvement, first, with regard to dual parts of two statutes though significant portion of them has the same contents in performance-based design (PBD) evaluation and disaster impact assessment (DIA), it is necessary to operate the systems after making them conform with each other and consolidating or abolishing them. Second, if it is impossible to consolidate or abolish performance-based design (PBD) evaluation and disaster impact assessment (DIA), the areas of contents of performance-based design (PBD) evaluation and disaster impact assessment (DIA) should be precisely classified and established. Next, engineering improvement measures against fire hazard in super high-rise building are as follows. First, it is necessary to revise the provisions of straight-run stairs in special escape stairs. And in case of installing a mechanical smoke exhaust system instead of smoke vent, sandwich pressurization used in the United Stated should be permitted. Second, with regard to smoke control system for special escape stairs, it was shown that there was necessity for revising the standards in order to enable air to be supplied according to section in case of fire, carrying out performance-based design, and the like from the early design stages to the completion stages. In the future, it is expected that an epoch-making contribution will be made to a decrease in casualties and property damage due to fire in case of super high-rise building where the results can be reflected after carrying out a study on maintenance and carrying out an additional study on other considerations of super high-rise building together with reflecting the improvement measures provided in the above-mentioned study.

Optimal Design of Shape of a Curved Tri-Wheel Mechanism for Various Sizes of Stairs

Yunhyuk Lee(이윤혁),Seohyeon Lee(이서현),Joohyun Oh(오주현),Hwa Soo Kim(김화수),TaeWon Seo(서태원) 제어로봇시스템학회 2019 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.25 No.11

The key factor of Curved Tri-Wheel(CTW) robot that determines trajectory is shape of CTW, and we considered that it can be robustly optimized for various sizes of stairs. For this reason, in this study, optimization of the shape of CTW is conducted by using Taguchi method. To analyze the correlation between shape and trajectory, four shape elements of CTW is chosen for design variables. Four design variables and a size of stairs are divided into three levels respectively to apply orthogonal array in design of experiment. Simulations based on this orthogonal array are performed, and Signal-to-Noise Ratio(SNR) and sensitivity come out. By comparing SNR and an estimated maximum SNR(SNmax), and by analyzing sensitivity of four variables additional simulation is taken. As a result, optimized shape that enables CTW climb three different stairs more stably is obtained.

Optimal Design of Body Profile for Stable Stair Climbing Via Tri-wheels

Younghwan Kim,Donghan Son,Jeongpil Shin,TaeWon Seo 한국정밀공학회 2023 International Journal of Precision Engineering and Vol.24 No.12

In this paper, we propose a mobile robot platform that is an improved form of LEVO. The LEVO uses a regular wheel and curved spoke triwheel(CSTW) system to drive flat terrain and stair climbs. However, this robot has problems when climbing stairs: it’s bottom profile collides with the stairs, resulting in huge jerk. To solve this problem, in this study, attempts to reduce the jerk value by applying a blade using a B-spline to the bottom profiles where the robot collides with the stairs. At this time, by reducing jerk, it can contribute to extending the life of the robot and improving driving stability. This study involved two steps. First, simulation was performed by adjusting the number and position of control points of the curve (B-spline). In this process, the orthogonal arrangement was applied among the optimal design techniques to finally reduce the jerk value by 92% and the driving torque needed to climb the stairs by 9.5%. At this time B-spline has one control point and the position is (300, 15). This simulation result was verified experimentally using a test bench and a prototype robot. As a result, it was confirmed that the jerk was reduced by 66.7%. Simulations and experimental verification based on them have shown that the proposed method is sufficiently effective in real environment.