Artec Eva Lite를 사용하여 장애인의 삶 개선

2020년 12월 28일

글: Loretta Marie Perera

영국에 있는 자원봉사 단체인 REMAP은 기존의 기기의 사용이나 영국의 국민 건강 보험(National Health Service)과 같은 기본 지원 수단을 통해 요구를 충족할 수 없는 장애인을 위한 맞춤형 솔루션을 제공합니다. REMAP의 장기 자원봉사자 중 한 명인 75세의 은퇴한 엔지니어인 Bill Fraser는 인버네스(Inverness) 근처의 스코틀랜드 고원에 살고 있습니다.

Bill은 호흡기에 문제가 있는 Karis라는 젊은 여성을 도울 수 있는 방법을 연구하고 있었습니다. 그녀는 살면서 대부분 시간에 계속 마스크를 착용해야 했기 때문에 그녀의 자연스러운 얼굴 윤곽이 바뀌었고 결국 표준 마스크를 쓰면 받아들이기 어려울 정도로 숨이 샜습니다.

또 다른 사례에서는 아우터헤브리디스(Outer Hebrides)에 사는 한 여성이 급성 피부 민감성으로 인해 일상적인 집안일을 하는 데 수년간 고생했습니다. 손가락이 몇 개 없이 태어난 Helen은 표준 보호 장갑을 사용할 수 없었습니다.

이러한 문제의 본질은 시간이 지남에 따라 변했으며 Bill이 두 사례 모두에 관여한 것은 수년 전으로 거슬러 올라갑니다. Bill은 바뀐 얼굴 윤곽이나 손가락이 없는 손의 정확한 모양을 정확하게 설정하지 않고서는 이들 사례 모두에서 최적의 솔루션을 제공하는 것이 어려울 것이라는 결론을 내렸습니다. 2019년 3월 3D 스캐닝 옵션에 대한 연구를 통해 그는 Artec 3D의 골드 인증 파트너인 Patrick Thorn & Co의 Patrick Thorn에게 연락하게 되었습니다. 그들은 함께 Artec Eva Lite가 작업에 가장 적합하다고 곧바로 결론을 내렸습니다.

“REMAP이 하는 모든 일은 전적으로 자선 기부와 회원들의 자발적인 시간과 재료 제공에 달려 있습니다. REMAP은 은행 계좌에 많은 돈이 없기 때문에 스캐너 가격이 3D 스캐너의 구매를 진행하는 데 있어 큰 걸림돌이 되었습니다"라고 Patrick은 말합니다. Patrick과 Bill은 협력하여 REMAP이 Eva Lite 스캐너를 구매할 수 있도록 할인 및 연금 기금이 수반된 맞춤형 솔루션을 고안했습니다.

가장 인기 많은 스캐너인 Artec Eva의 저가 버전인 Artec Eva Lite는 같은 정확도를 제공하면서도 기능은 축소되어 있어 인체 부위와 같이 형상이 많은 물체에 대해 작업할 때 질감 없는 고품질 스캔을 만드는 데 집중할 수 있습니다. 비교적 저렴한 옵션인 Eva Lite는 큰 예산을 들이지 않고 전문용 3D 스캐너를 찾는 사람에게 이상적입니다.

Patrick은 Eva Lite를 갖고 스코틀랜드의 에든버러(Edinburgh)로 가서 Bill과 그의 REMAP 동료 중 한 명을 만났습니다. Patrick은 하루 동안 그들에게 3D 스캐닝을 수행하는 방법을 시연하고 Eva Lite의 사용법을 설명했으며 다른 3D 패키지의 스캔을 활용하여 목표를 달성할 수 있는 방법에 대해 몇 가지 아이디어를 공유했습니다. Patrick이 방문한 지 며칠 만에 Bill은 Karis의 얼굴 윤곽을 성공적으로 스캔하였으며, 아우터헤브리디스로의 여행을 마치고 오랫동안 기다려온 Helen의 손 스캔을 가지고 돌아왔습니다. 이 모든 것이 일어나기 전에 Bill은 스캔해 본 경험이 없었습니다.

맞춤형 호흡 마스크 만들기

이 사례는 선천성 근이영양증을 앓고 있는 젊은 여성 Karis를 중심으로 다룹니다. 그녀는 이로 인한 신체적 결함으로 휠체어를 타야만 하고 전적으로 간병인의 도움에 의존해야 합니다. 수년 동안 그녀는 효과적으로 호흡을 돕는 인공호흡기와 안면 보호 마스크가 필요했습니다. Karis는 밝고 지적이어서 그녀가 직면해야 하는 모든 합병증에도 불구하고 삶에 대한 인상적으로 긍정적이고 속을 잘 털어놓는 인생관을 갖고 있습니다. 그녀의 폭넓은 외적 관심사에는 몇 가지만 말하면 고전, 예술, 영화, 연극 및 축구가 있습니다. 그녀는 가능한 한 이 모든 것에 최대한 참여합니다. 최근에 그녀는 The Open University에서 문예 창작 및 고전 연구에서 우등 학위를 취득했으며, 특별히 런던에서 열리는 The Open University의 50주년 기념행사에 영광스럽게 초대를 받았습니다.

불행히도, 수년 동안 지속해서 마스크를 착용해야 했었기에 그녀의 자연스러운 얼굴 윤곽이 점진적으로 바뀌었습니다. 이것은 궁극적으로 표준 안면 마스크로는 더는 그녀의 얼굴을 제대로 감싸지 못하는 상황으로 이어졌습니다. 그 결과 호흡 기능이 점점 불충분해지고 이는 Karis의 건강과 삶의 질에 심각한 영향을 미치기 시작했습니다. 효과적인 솔루션은 마스크와 바뀐 얼굴 윤곽 사이에 감싼 부분을 개선하는 방법을 찾는 것입니다.

“표준 마스크는 정교하고 유연한 실리콘 립 실이 장착된 단단한 플라스틱 셸로 되어 있습니다. 이 마스크는 폐를 팽창시킬 때 마스크 내에 양압이 들어있도록 다양한 정상적인 얼굴 윤곽을 매우 효과적으로 감쌉니다. Karis의 얼굴 윤곽이 바뀜에 따라 그녀의 간병인은 표준 마스크가 얼굴을 효과적으로 감싸고 있도록 마스크 머리끈을 점점 더 조여야 했습니다. 그러나 이것은 마스크로 인한 Karis의 얼굴 손상을 더욱 악화시키고 문제를 더 심각하게 만들었습니다.

Bill은 2015년부터 2019년까지 Karis에게 잘 들어맞았던 마스크 실 수정본을 이미 고안했었습니다. 그러나 그녀의 얼굴 윤곽이 계속 변하면서 숨이 새는 문제는 이제 이러한 수정본에도 불구하고 다시 발생하기 시작했습니다. 이를 해결하려면 특별히 Karis에 맞게 설계된 맞춤형 마스크가 필요했습니다. 이것은 그녀의 얼굴을 스캔하여 얼굴 윤곽의 정확한 형상을 얻을 수 없으면 불가능했습니다. 모든 스캐닝 과정은 빨라야 했습니다. 마스크를 쓰지 않으면 Karis는 숨을 쉴 수 없습니다.

Bill은 Artec Eva Lite를 사용하여 30초도 안 되어 필요한 Karis의 얼굴 윤곽을 자세히 스캔할 수 있었습니다. 그런 다음 맞춤형 마스크를 만들기 시작할 수 있었습니다.

원래의 표준 마스크 셸, 맞춤형 확장본 및 립 실

Karis의 마스크를 반복적으로 벗겨 호흡을 중단하여 진행 상황을 확인할 필요가 없도록 그녀 얼굴의 새로운 스캔 데이터를 사용하여 3D 출력물을 만들었습니다. 원래의 실리콘 립 실은 표준 마스크의 셸에서 조심스럽게 분리되었습니다. 그런 다음 단단한 마스크 셸의 노출된 가장자리를 세부적으로 스캔했습니다. 3D 디자인 소프트웨어를 사용하여 원래 셸의 가장자리를 로프트(loft)하여 확장본 조각의 형태를 계산하여 Karis의 얼굴 윤곽 스캔 이미지에 닿도록 하였습니다. 그런 다음 PLA에서 계산된 모양을 3D 프린팅하여 필요한 확장본 조각을 물리적으로 만들었습니다. 마지막으로 확장본 조각의 내부 가장자리를 원래 마스크 셸에 접착하고 원래 실리콘 립 실을 확장본 조각의 외부 가장자리에 다시 접착했습니다.

원래의 마스크(왼쪽)와 Karis를 위한 맞춤형 마스크(오른쪽)의 비교

이러한 수정을 통해 립 실이 의도한 대로 작동하게 하고 마스크 머리끈의 장력을 크게 줄여 마스크를 Karis의 얼굴에 감쌀 수 있었습니다. 호흡 기능은 만족스럽게 회복되었고 이제 마스크를 착용하기가 더 편안해졌습니다. 확장본 조각의 모양을 개선하고 맞춤형 마스크의 성능을 더욱 향상하기 위한 작업은 계속되고 있습니다.

Bill은 "Karis는 직면해야 하는 중대한 어려움으로 인해 어떤 식으로든 그녀의 삶에 대해 밝고 열정적인 인생관이 약해지는 것을 허용하지 않는 정말 뛰어난 젊은 여성입니다. 저는 그녀를 도울 수 있는 스캐너를 쉽게 구매할 수 있게 해준 Artec에 진심으로 감사하고 있습니다"라고 말합니다.

런던에서 열린 The Open University의 50주년 기념 만찬에서 Karis와 David Attenborough (사진 제공: The Open University)

장갑 문제 해결하기

REMAP가 Eva Lite를 두 번째로 적용한 것은 영국의 외딴 아우터헤브리디스(또는 웨스턴 아일스: Western Isles)에 사는 Helen을 돕기 위해서였습니다. 손가락이 몇 개 없이 태어난 Helen은 극단적인 형태의 피부과적 민감성으로 고통받고 있습니다. 이로 인해 그녀의 손 피부는 가정용 청소용품, 세면도구, 과즙 및 육즙, 심지어는 햇빛을 포함한 광범위한 물질에 약간만 노출되어도 반응하고 벌겋게 달아오르기 쉽습니다. 이러한 발적 이후, 혼자 사는 Helen은 손의 피부가 아물 때까지 씻고 닦거나 요리하기가 어렵다는 것을 알게 됩니다. 반응이 진정되고 피부가 회복되도록 많은 잠재적 자극 물질과의 미미한 접촉도 아주 신중하게 피하는 데 몇 주가 걸릴 수 있습니다.

Helen의 손(사진 제공:  Helen)

이와 같은 문제는 일반적으로 일회용 보호 장갑이나 적절한 베리어 크림을 사용하여 해결합니다. Helen은 많은 베리어 크림을 사용해 봤지만, 그녀의 급성 피부 민감성으로 인해 사용한 모든 제품에 부작용이 발생했습니다. 수년 동안 그녀는 또한 손을 보호하기 위해 다양한 일반 기성품 장갑에 적응하고 이를 사용하려고 노력했습니다. Bill은 "면장갑을 손으로 변경하고, 표준 일회용 장갑에서 손가락을 잘라낸 후 다시 봉하고, 손가락을 뒤집고, 뒤집어진 손가락을 장갑 안에 고정하는 등 수없이 많은 시도를 했습니다. 이런 시도 중 그 어느 것도 실행할 만한 솔루션이 되지 못했습니다. 우리는 인공 손가락이 Helen에게 일반 장갑을 착용할 수 있는 방법이 될 수 있는지 조사했습니다”라고 말했습니다.

REMAP은 또한 시간을 내어 세계적으로 맞춤형 장갑을 구할 수 있는지 조사했지만 저렴한 솔루션을 찾지 못했습니다. 수년 동안 Helen은 가능한 해결책을 개인적으로 연구해 왔습니다. 결국 그녀는 2018년 10월에 그녀의 피부가 영화 및 연극 산업에서 특수 효과를 만드는 데 사용되는 Dragon Skin이라는 실리콘 고무 제품에 거부 반응이 일어나지 않는 것 같다는 것을 확인하면서 돌파구를 찾았습니다. 이제 Bill의 도전은 Helen의 손에 꼭 맞는 Dragon Skin 장갑을 만드는 방법을 찾는 비교적 간단한 것이 되었습니다!

처음에 두 사람은 성형 젤을 Helen의 양손 주위에 부어 손 모양을 만들어 내는 구상을 했습니다. 성형 젤이 굳으면 주형에서 손을 뽑아내 그 손의 복제본을 주조하는 데 사용합니다. Helen은 이 방법을 써보려 했지만 REMAP은 손이 성형 젤에 닿아 피부 발적이 생기는 위험을 감수하고 싶지 않았습니다. 곧 Helen의 손을 3D 스캔하는 것이 프로젝트를 진행할 수 있는 유일한 안전한 방법이라는 것이 분명해졌습니다. Helen이 본토에서 잠시 방문하는 데에도 3일이 걸리고 수백 파운드의 비용이 드는 외딴곳에 살기 때문에 그녀에게 더 가까운 다른 기관에서 REMAP을 위해 그녀의 손을 스캔하는 방법을 시도했습니다. 그러나 그러한 기관을 찾을 수 없었습니다. 프로젝트를 진행하려면 REMAP 자체가 Helen의 손에 필요한 3D 스캔을 획득해야 했습니다.

Patrick가 Eva Lite를 REMAP에 전달한 후에는 더는 시간이 낭비되지 않았습니다. 2019년 6월 Bill은 아우터헤브리디스로 가서 Helen을 처음으로 얼굴을 맞대고 만나 그녀의 손을 3D로 스캔했습니다. 그는 이러한 스캔들을 디지털 방식으로 수정하고 소맷동을 추가하고 치수를 조정하여 이를 사용하여 만들어진 장갑을 Helen이 큰 문제 없이 착용하고 다시 벗을 수 있게 적절한 간격을 확보할 수 있도록 했습니다. 다음 단계는 이러한 장갑 모형의 3D 출력물을 얻는 것이었습니다.

Bill은“REMAP은 목표를 실현하기 위해 자주 다른 사람의 호의와 관대함을 끌어내야 합니다. 3D 프린팅은 비용이 많이들 수 있으므로 장갑을 만들 3D 출력물을 얻는 것이 좋은 예이었습니다. 사용 가능한 3D 프린터의 크기가 제한되어 있어 각각의 장갑 주형을 나중에 결합해야 하는 두 부분으로 인쇄해야 해야 했습니다”라고 말합니다.

Helen의 손 3D 출력물

Bill은 “Dragon Skin은 2액형 실리콘 고무입니다. 그것은 경화될 때까지 혼합물은 상당히 유동적이며 점차 최저점으로 떨어지는 경향이 있습니다. 주형에 적용된 Dragon Skin의 연속적인 필름이 균일하게 분포된 상태를 유지하고 합리적으로 균일한 두께의 장갑을 생산할 수 있도록 회전 장치를 설계하고 제작해야 했습니다”라고 설명합니다.

다양한 등급의 Dragon Skin이 나와 있으며, 각 등급은 경화할 때 서로 다른 강도와 유연성의 조합을 제공합니다. Helen은 피부에 거부 반응을 일으키지 않는 등급을 확인하기 위해 여러 샘플을 얻었습니다. 그녀는 또한 샘플을 사용하여 해당 등급이 보호 장갑 재료로서 가능한지 그 적합성을 평가한 후 Bill에게 효과가 있다고 생각하는 세 가지 등급을 제안했습니다. 그런 다음 Bill은 Dragon Skin의 등급과 막의 수를 달리하여 여러 쌍의 장갑을 만들어 Helen이 이를 껴보고 어떤 것이 제일 좋은지 평가하도록 했습니다.

회전 장치에 장착된 주형과 맞춤형 장갑의 초기 생산분.

Helen은 이제 이 초기 생산품들을 받아 껴보는 중입니다. 팀이 여전히 최종 제품을 개선하기 위해 노력하는 동안 그녀는 이미 차이점을 발견했습니다. Helen은 "눈에 잘 띄는 축 늘어진 장갑의 손가락 부분 또는 집어넣은 손가락을 장갑에서 뺄 때의 기묘한 무게가 없다는 것이 얼마나 편한지 설명조차 할 수 없습니다"라고 말합니다.

마지막으로

안면 마스크와 장갑 모두에 대한 개선 방법은 계속 진행 중입니다. 그러나 한 가지 사실은 명백합니다. Karis의 얼굴 모양이나 Helen의 손 모양은 3D 스캐닝 기술을 적용하지 않고는 적절하게 윤곽을 가질 수 없습니다. Bill Artec Eva Lite 스캐너는 우리에게 기술을 제공했습니다. “이것과 Patrick 지속적인 지원이 없었다면, 프로젝트 모두 효과적인 솔루션을 도출하는 필요한 정확도와 창의력으로 진행할 없었을 것입니다"라고 말합니다.

앞으로 나아가는 REMAP은 장애가 일상생활에서 문제가 되고 그들만의 문제에 직면하고 극복해야 하는 사람들을 위한 맞춤형 솔루션을 제공하기 위해 계속 노력하고 있습니다. 안타깝게도 자원이 극도로 제한된 이 시기에 장애를 가진 사람들은 나머지 우리가 그들이 필요한 지원을 제공할 것으로 기대했을 수도 있던 단체들로부터 도움을 받지 못하고 있다고 생각하는 것 같습니다.

Bill은 "REMAP과 같은 단체에서 일할 수 있고 아무것도 사용할 수 없는 경우에 도움을 줄 수 있는 기회를 갖게 된 것은 큰 특권입니다"라고 말합니다.