이 연구실은 족부역학과 생체역학을 기반으로 발의 구조적 특성, 하중 분포, 변형 거동을 정량적으로 분석하는 연구를 수행한다. 특히 발바닥 압력, 전단력, 연부조직의 강성, 보행 중 하중 전달 패턴과 같은 요소를 통합적으로 해석하여 족부 질환과 변형의 발생 기전을 이해하는 데 초점을 둔다. 이러한 접근은 당뇨발, 평발, 변형성 족부질환, 보행 불균형과 같이 임상적으로 중요한 문제를 조기에 발견하고 예방하는 데 큰 의미를 가진다. 연구 방법론 측면에서는 발바닥 힘을 동시에 측정하는 센서 시스템, 비체중부하 상태에서 압력 및 강성을 측정하는 인덴터 장치, 보행 및 체중부하 조건에서의 발 형상 분석 기술 등이 핵심적으로 활용된다. 최근에는 그래프 신경망을 이용해 족부 이미지와 메쉬 데이터를 변환하고, 노드 단위 압력 및 변위 정보를 예측하는 기술까지 확장하고 있다. 이는 단순 영상 분석을 넘어 발의 3차원 변형과 내부 역학 상태를 계산적으로 추정하는 방향으로 발전하고 있으며, 유한요소해석과 결합해 개인별 맞춤 진단의 정확도를 높이고 있다. 이 연구는 궁극적으로 정밀 의료형 족부 진단 시스템 구축으로 이어진다. 발의 외형만이 아니라 조직의 기계적 특성, 동적 보행 데이터, 환자 특이적 해부학 정보를 함께 고려함으로써 보다 정교한 위험 예측과 치료 계획 수립이 가능해진다. 또한 장애인 신발 개발, 인솔 설계, 발 질환 모니터링 서비스 등 산업적 응용 가능성이 높아 의료기기와 디지털 헬스케어를 연결하는 대표적인 연구축으로 볼 수 있다.

이 연구실은 생체역학적 평가 결과를 실제 제품과 시스템으로 연결하는 응용연구도 활발히 수행한다. 대표적으로 환자 맞춤형 경추 보호대, 상지 근력 강화를 위한 재활운동기기, 발 상태 측정 기반 맞춤형 신발 및 인솔 설계 기술 등이 포함된다. 이러한 연구는 인체의 운동 특성과 기능 회복 과정에 대한 이해를 바탕으로, 사용자의 신체 조건과 질환 상태에 최적화된 의료기기와 보조기기를 개발하는 데 목적이 있다. 기술 개발 과정에서는 구조 설계, 기계적 안정성 검증, 사용자 편의성 평가, 착용감 및 재활 효율 분석이 동시에 이루어진다. 특히 장애인 신발 제작 기술 개발 과제에서는 족부 측정 데이터, 신골 데이터셋, 착화 모니터링, 디지털 전환 기반 제작 공정을 결합하여 개인 맞춤형 제작 체계를 구축하고자 한다. 또한 이동장애인을 위한 탈부착형 스마트 이동보조기기와 휠체어 동력보조 시스템 연구는 단순 기구 설계를 넘어 사용성, 안전성, 시스템 통합성까지 고려하는 점에서 연구실의 공학적 역량을 보여준다. 이러한 연구의 강점은 임상 현장과 산업 현장에서 실제 사용 가능한 기술로 이어질 가능성이 높다는 점이다. 사용자의 신체 기능 저하를 보완하고 삶의 질을 향상시키는 의료·재활기기는 고령화 사회에서 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 따라서 본 연구실의 맞춤형 보조기기 및 의료기기 개발은 병원, 재활센터, 복지기기 산업, 디지털 제조 분야와의 협력을 통해 높은 사회적 파급효과를 낼 수 있는 핵심 연구영역이라 할 수 있다.

이 연구실은 전통적인 생체역학 분석을 인공지능과 디지털 트윈 기술로 확장하여 차세대 디지털 정형외과 플랫폼을 구축하고자 한다. 특히 무릎 구조물의 자동 모델 생성, 실시간 보행 동역학 해석, 환자 특이적 응력 평가를 결합한 AI 메디컬 트윈 기반 진단 보조 소프트웨어 개발은 연구실의 최신 융합 연구를 잘 보여준다. 이는 정형외과 질환을 단순 영상 판독에 의존하지 않고, 개인의 해부학적 구조와 운동 데이터를 함께 고려해 해석하는 새로운 방식이다. 핵심 기술로는 의료영상 또는 외형 데이터의 자동 모델링, 유한요소 기반 응력 해석, 실시간 동작 데이터 연계, 그리고 인공지능 기반 예측 알고리즘이 사용된다. 발 변형 예측에 그래프 신경망을 적용한 특허 및 학술발표는 이러한 방향성과 긴밀히 연결되어 있으며, 실제 환자의 움직임과 조직 반응을 가상환경에서 재현하는 디지털 트윈 개념을 족부와 무릎 등 정형계 전반으로 확장하고 있다. 이 과정에서 계산 생체역학과 머신러닝의 통합은 진단 정확도 향상뿐 아니라 개인 맞춤형 치료 시뮬레이션을 가능하게 한다. 향후 이 연구는 진단 보조를 넘어 수술 계획, 재활 전략 수립, 맞춤형 보조기 설계, 질환 진행 예측까지 포괄하는 플랫폼형 기술로 발전할 가능성이 높다. 환자별 상태를 정량화하고 치료 결과를 사전에 가상 검증할 수 있다면 의료진의 의사결정 지원 수준이 크게 향상된다. 따라서 본 연구영역은 의공학, 인공지능, 정형외과, 디지털 헬스케어 산업을 연결하는 고부가가치 융합 분야로서 연구실의 미래 지향적 정체성을 형성하는 중요한 축이다.