재활공학

Chapter 1 재활공학 개론과 ICF 프레임
1.1 학습목표(Chapter Learning Outcomes)
1.2 핵심키워드
1.3 도입 사례: 보행은 가능하지만, 외출이 불가능한 이유
1.4 재활공학의 정의와 범위
1.5 재활공학의 하위 분야(큰 지형도)
1.6 ICF가 필요한 이유: 질병 중심 접근의 한계
1.7 ICF 개요(핵심 구성요소)
1.8 ICF를 공학적 요구분석으로 번역하기
1.9 재활공학 프로세스: 문제정의 → 설계 → 평가 → 보급
1.10 다학제 팀과 역할
1.11 사용자 중심 설계(UCD)와 재활기기 설계의 특수성
1.12 기술만으로 해결되지 않는 이유: 환경·서비스·정책 장벽
1.13 케이스 스터디 1: ICF 기반 문제 구조화(뇌졸중 편마비)
1.14 케이스 스터디 2: ICF 기반 문제 구조화(노쇠/낙상위험)
1.15 공학적 개입 포인트(Intervention Points)
1.16 평가의 기본: 무엇을, 어떻게, 얼마나 좋아졌나
1.17 장 예고: 이후 장과의 연결(로드맵)
1.18 실습/프로젝트(학부 3-4학년용)
1.19 핵심 요약
1.20 연습문제

Chapter 2 인체 기능과 장애 이해
2.1 학습목표(Chapter Learning Outcomes)
2.2 핵심키워드
2.3 도입 사례: '보행 속도는 정상인데' 왜 넘어질까?
2.4 재활공학 관점의 '인체 기능' 구조
2.5 근골격계 기능: '힘을 내는 구조'와 '움직임의 범위'
2.6 신경계 기능: '움직임을 조절하는 시스템'
2.7 감각·인지·의사소통 기능
2.8 심폐·지구력·피로: '지속 가능한 활동'의 조건
2.9 통증·심리 요인: '의지가 아니라 설계 변수'
2.10 장애를 '기능 언어'로 분류하기
2.11 임상 평가 도구(Outcome Measures) 개요
2.12 재활 목표 설정: SMART + 수준(기능-활동-참여)
2.13 공학자를 위한 임상 커뮤니케이션과 안전(레드 플래그)
2.14 인간대상연구 기본(윤리·개인정보)
2.15 임상평가와 센서 기반 정량평가의 결합
2.16 케이스 스터디
2.17 장 예고: 다음 장(평가·측정)과의 연결
2.18 핵심 요약 + 체크리스트
2.19 연습문제
2.20 실습/미니프로젝트

Chapter 3 재활평가와 임상 지표
(ADL/IADL/SPPB/TUG 등)
3.1 학습목표(Chapter Learning Outcomes)
3.2 핵심키워드
3.3 도입 사례: '기기 성능은 좋은데' 왜 성과가 안 보일까?
3.4 ICF 수준과 평가 지표의 배치
3.5 평가 도구의 측정 특성: 신뢰도·타당도·반응성
3.6 ADL과 IADL: 생활 성과 지표의 핵심
3.7 SPPB: 하체 기능(균형·보행·하지 근력)의 표준 요약
3.8 TUG: 이동성·균형·안전의 '짧은 종합 시험'
3.9 평가 도구 선택: 목적 기반 접근
3.10 임상평가와 센서 기반 정량평가의 결합(재활공학 확장)
3.11 케이스 스터디
3.12 핵심 요약(12줄) + 체크리스트
3.13 연습문제
3.14 실습/미니프로젝트(학부 3-4학년용)

Chapter 4 재활공학 계측과 센서(웨어러블 포함)
4.1 학습목표(Chapter Learning Outcomes)
4.2 핵심키워드
4.3 도입 사례: '센서 데이터는 있는데' 왜 결론이 흔들릴까?
4.4 측정 체인: 대상에서 의사결정까지
4.5 센서 선택의 큰 그림: 분류와 최소 설계
4.6 운동/자세 센서: IMU(가속도·자이로) 중심
4.7 힘/접촉 센서: 로드셀과 압력(매트·인솔)
4.8 생체전기 계측: ECG/EMG의 공통 원칙
4.9 생리 센서: PPG/SpO2와 재활 안전 모니터링
4.10 데이터 수집(DAQ) 기본: 샘플링, 양자화, 동기화
4.11 웨어러블 시스템 설계: '센서'에서 '서비스'로
4.12 캘리브레이션과 품질 관리(재현성의 핵심)
4.13 장 예고: 5장(신호처리)과의 연결
4.14 핵심 요약 + 체크리스트
4.15 연습문제
4.16 실습/미니프로젝트(학부 3-4학년용)

Chapter 5 신호처리와 평가 시스템(특징 추출·검증 포함)
5.1 학습목표(Chapter Learning Outcomes)
5.2 핵심키워드
5.3 장 도입: '데이터는 모았는데' 왜 임상 지표로 못 넘어갈까?
5.4 신호의 기초: 샘플링·에일리어싱·양자화
5.5 전처리: 잡음·아티팩트·정규화
5.6 구간 분할: 이벤트 기반과 윈도잉
5.7 특징 추출: '해석 가능한 특징'부터
5.8 판정(모델/규칙)과 검증: 과적합을 피하는 방법
5.9 실시간 평가 시스템: 지연과 안정성
5.10 시스템 평가: 신뢰도·타당도·사용성
5.11 핵심 요약(12줄) + 체크리스트
5.12 연습문제
5.13 실습/미니프로젝트

Chapter 6 생체신호처리 기초
(필터·특징·주파수·이벤트·아티팩트)
6.1 학습목표(Chapter Learning Outcomes)
6.2 핵심키워드
6.3 도입: 데이터를 임상 정보로 바꾸는 핵심 기술
6.4 필터링
6.5 특징 추출(RMS, MDF, AR)
6.6 주파수 분석(FFT/PSD)
6.7 이벤트 검출: 보행주기(접지/이탈)
6.8 노이즈/아티팩트 처리
6.9 핵심 요약 + 체크리스트
6.10 연습문제
6.11 실습/미니프로젝트

Chapter 7 보행·자세·상지 기능 평가
(보행분석·균형/낙상위험·상지/작업분석)
7.1 학습목표(Chapter Learning Outcomes)
7.2 핵심키워드
7.3 도입: '기능'은 걷기·서기·잡기에서 드러난다
7.4 보행분석 Ⅰ: 측정 방법과 기본 개념
7.5 자세·균형 평가와 낙상 위험
7.6 상지 기능 평가 Ⅰ: Reach(도달)과 작업공간
7.7 상지 기능 평가 Ⅱ: Grip(악력)과 조작 능력
7.8 작업분석과 인간공학 관점
7.9 통합 해석: 지표를 '의사결정'으로 연결하기
7.10 장 요약 + 체크리스트
7.11 연습문제
7.12 실습/미니프로젝트

Chapter 8 이동 보조기기
8.1 이동 보조기기의 분류와 선택 원리
8.2 휠체어(수동휠체어)
8.3 전동휠체어(파워 휠체어)
8.4 보행기(워커/롤레이터)
8.5 지팡이
8.6 적합(fitting)과 처방(prescription): 평가→선정→교육

Chapter 9 보조기·의지(Orthotics & Prosthetics)
9.1 보조기·의지의 역할과 분류
9.2 AFO(Ankle-Foot Orthosis): 구조와 정렬
9.3 KAFO(Knee-Ankle-Foot Orthosis): 구조와 정렬
9.4 척추보조기(Spinal Orthosis): 구조와 정렬
9.5 의지(Prosthetics)의 구조: 소켓-정렬-모듈
9.6 정렬(Alignment): 왜 중요한가
9.7 재료(Materials): 강성-무게-내구-가공성
9.8 소켓 설계(Socket Design): 압력·전단·열/습기
9.9 보행/에너지 소비 관점: 기능-안정-효율의 균형
9.10 적합(fitting)과 처방(prescription): 표준 절차
9.11 설계 관점(공학): 사용자-기기-환경 시스템
9.12 사례 기반 적용 (실습형)

Chapter 10 재활로봇과 외골격
학습목표
핵심용어
도입 사례(문제제기)
10.1 재활로봇과 외골격의 역할
10.2 유형 구분: 상지/하지, 엔드이펙터 vs 엑소스켈레톤
10.3 상지 재활로봇
10.4 하지 재활로봇과 보행 외골격
10.5 제어: 임피던스/어드미턴스 제어
10.6 안전: 기계-제어-소프트웨어-임상 운영
10.7 임상적 효과평가: 무엇을 '효과'라고 할 것인가
10.8 설계 관점(공학): 인간-로봇 시스템 최적화

Chapter 11 기능적 전기자극(FES)·신경재활 기술
학습목표
핵심용어
도입 사례: '움직임을 다시 만드는 전기 자극'
11.1 FES의 원리: 전기 자극으로 신경·근육을 활성화
11.2 대표 적용 1: 족하수(foot drop) 보행 보조
11.3 대표 적용 2: 상지 기능(도달·파지) 보조/훈련
11.4 금기/안전: FES는 '안전 설계'가 핵심
11.5 (옵션) BCI/뉴로피드백 개요

Chapter 12 웨어러블·스마트폰 기반 디지털 재활
(Digital Rehabilitation)
학습목표
핵심용어
도입 사례(문제제기)
12.1 홈 재활과 디지털 재활의 개요
12.2 운동 순응도(adherence): 왜 떨어지는가
12.3 게임화(gamification): 순응도를 높이는 설계
12.4 데이터 품질(Data Quality): 신뢰할 수 있는가
12.5 사용자 경험(UX): 고령자·재활 사용자를 위한 설계
12.6 개인정보·보안: 신뢰가 없으면 확산이 없다
12.7 설계·운영 관점: 서비스로서의 재활

Chapter 13 AI/데이터 기반 재활
13.1 학습목표(Chapter Learning Outcomes)
13.2 핵심키워드
13.3 도입: 재활에서 AI는 '진단'이 아니라 '의사결정 보조'
13.4 문제정의: 낙상·피로·회복을 '예측 문제'로 바꾸기
13.5 데이터: 임상 기록과 센서 데이터의 결합
13.6 모델링: 알고리즘보다 '특징과 검증'
13.7 모델 검증: 데이터 누수(leakage)를 막아야 성능이 '진짜'가 된다
13.8 성능지표: 목적(안전/운영/해석)에 맞춰 선택
13.9 임상데이터 편향과 일반화: 하위집단 성능을 반드시 점검
13.10 설명가능성(XAI): 신뢰를 만들되, '정확도 대체물'이 아니다
13.11 배포와 운영: 드리프트, 가드레일, 휴먼-인-더-루프
13.12 사례연구: 낙상·피로·회복 예측 설계
13.13 장 요약(핵심 15문장) + 점검 체크리스트
13.14 연습문제
13.15 실습/미니프로젝트(학부 3-4학년용)

Chapter 14 재활공학 설계 프로세스(캡스톤 가이드)
학습목표
핵심용어
도입 사례(캡스톤 상황)
14.1 재활공학 설계 프로세스 개요
14.2 요구분석(사용자 중심): '문제'부터 정확히 정의하기
14.3 프로토타이핑: 빨리 만들고, 빨리 배우기
14.4 사용성평가: '될 것 같다'가 아니라 '사용된다'로
14.5 위험관리(ISO 14971 개념)와 안전 설계
14.6 캡스톤 프로젝트 실행 가이드(요약)

Chapter 15 접근성·유니버설디자인·환경개선
학습목표
핵심용어
도입 사례(문제제기)
15.1 접근성·환경개선의 범위
15.2 Barrier-free(무장애) 설계
15.3 유니버설 디자인(UD): '처음부터 모두가'
15.4 고령친화 설계: 낙상 예방과 '유지 가능한 생활'
15.5 주거·도시 보행환경: 연속성과 유지관리
15.6 국내외 접근성 기준 개요

Chapter 16 의료기기 규제·임상시험·보험/급여
(재활기기 중심)
학습목표
핵심용어
도입 사례(왜 규제·급여를 알아야 하나)
16.1 규제와 급여의 차이
16.2 인허가(개념): 어떤 근거가 필요한가
16.3 임상적 근거: '효과'를 어떻게 입증할까
16.3.1 임상시험/실사용근거(RWE) 설계 포인트
16.4 비용-효과(경제성): '값어치'를 어떻게 말할까?
16.5 보험/급여(보상) 논리: 임상근거 → 가치근거 → 보급
16.6 재활기기 보급/정책(옵션 장): '확산'을 설계하기
16.7 캡스톤 적용 가이드

민필기