아내의 환자용 매트리스 토퍼에 맞는 송풍기가 없어서 직접 만들었다 | DIY 간병 장비 제작기

아내를 위해 만든 송풍 매트리스 토퍼는 몸 아래로 공기를 보내 피부의 습기를 제거합니다. 하지만 토퍼만으로는 절반에 불과합니다. 공기를 불어넣을 송풍기가 필요한데, 시중에 맞는 제품이 없었습니다. 팬 선정부터 소음 엔지니어링, 산업 디자인, 진공주형 하우징까지 - 처음부터 직접 설계하고 만든 이야기입니다.

매트리스 토퍼 자체에 대한 글을 아직 읽지 않으셨다면, 왜, 그리고 어떻게 만들었는지에 대한 이전 글을 먼저 읽어보시길 권합니다. 아내의 진단 과정이 궁금하시면 1편과 2편을 참고해 주세요.

시중 송풍기를 쓸 수 없었던 이유

이 프로젝트를 시작할 때, 환자용 매트리스 토퍼 전용 송풍기 제작에 참고할 만한 자료가 거의 없었습니다. 가장 가까운 시중 제품인 BedJet 3 Mini의 공개 스펙을 출발점으로 삼았습니다.

BedJet 3 Mini 스펙: 온도 범위 약 19~40도, 소음 30~46 dB(A), 소비전력 50~1,500W, 본체 크기 약 394 x 267 x 146mm, 풍량 추정치 40 CFM, 정압 추정치 약 15 mmH2O.

제 토퍼는 BedJet Cloud Sheet 면적의 절반 이하이므로 풍량도 절반 이하면 충분합니다. 하지만 POE 블록이 채워진 5cm 두께의 협소한 공간에 공기를 공급해야 하므로 더 높은 정압이 필요합니다. 또한 직경 약 70mm, 길이 약 2m의 접이식 튜브를 통해 토퍼에 공기를 전달해야 하므로 정압 요구는 더 높아집니다.

이를 바탕으로 송풍기 요구 사항을 다음과 같이 설정했습니다: 공기 온도 실온~50도, 소음 30dB 이하, 크기 300 x 200 x 150mm 이하, 풍량 15 CFM, 정압 30 mmH2O 이상, 소비전력 30~700W.

높은 정압 요구 조건으로 축류 팬은 바로 제외되었습니다. 원심팬이 필요했습니다.

조용한 원심팬은 어떻게 찾았나

완성된 송풍기 제품은 없었지만, 핵심 부품인 원심팬은 가능성 있는 후보군을 찾을 수 있었습니다.

문제는 풍량과 소음을 동시에 만족시키는 원심팬이 없다는 것이었습니다. 대부분의 15 CFM급 블로워는 38~51dB 수준으로, 30dB 목표에 한참 못 미쳤습니다. 예를 들어 Delta BFB0712H-F00은 15.33 CFM, 정압 24.8 mmH2O이지만 38dB. Delta BFB0712HH-AWPH는 같은 풍량과 정압에 51dB.

현실적인 접근이 명확해졌습니다: 더 큰 용량의 팬을 감속하여 15 CFM / 30dB 이하로 맞추는 것. 큰 팬을 느리게 돌리면 같은 풍량을 훨씬 적은 소음으로 낼 수 있습니다.

하지만 원심팬은 송풍기 부품 중 하나에 불과합니다. 완성된 송풍기를 만들려면 에어 히터, 풍량 및 온도 제어 센서와 회로, 볼륨과 버튼과 스위치와 운전상태 표시 패널 등의 사용자 인터페이스, 공기 배출구와 흡기구, 흡기 필터, 내부 구조 부품, 하우징, 하우징 지지부, 그리고 하우징에 마련된 접이식 걸이 후크까지 모두 설계하고 조달하고 조립해야 합니다.

1차 테스트용 시제품

최소한의 기능만 구현한 1차 시제품을 전문 업체에 의뢰하여 비교적 신속하게 제작했습니다. 이 단계에서 외관은 중요하지 않아 하우징은 3D 프린터로 만들었습니다.

환자용 송풍기 1차 시제품 3D프린터 하우징 기능 테스트

기능 테스트용 1차 시제품. 하우징은 3D 프린터로 제작.

1차 시제품이 조립되고 실제 사용 환경에서 작동 시험을 했습니다.

출구 공기 온도 제어에 적합한 센서의 위치와 고정 방법을 찾는 데 시행착오가 많았습니다. 송풍기 출구 쪽에서도 부위에 따라 온도가 달라, 대표적인 공기 온도를 측정하면서 내열성 측면에서 안정적인 위치를 선정해야 했습니다.

신뢰성 높은 히터 과열 방지 방안도 몇 가지 마련하여 테스트했습니다. 제어 회로의 펌웨어도 수차례 수정을 거쳤습니다.

그럼에도 불구하고 소음이 기대 이상으로 컸습니다.

소음 문제는 어떻게 해결했나

하우징의 내부 구조가 송풍기 소음에 큰 영향을 미치는 것으로 생각했습니다. 흡입 소음, 배출 소음, 하우징 공명 등 가능성이 많았습니다.

음향학 전문가와 수차례 상담했습니다. 하우징 내부에 흡음재를 설치해 봤습니다. 무향실 벽면과 같은 공간을 만들어 소음을 줄이려는 시도도 했습니다.

이 모든 시도 끝에 결론은 단순했습니다: 소음을 줄이는 가장 효과적인 방법은 큰 팬을 사용하고 운전 속도를 낮추는 것. 나머지는 부차적이었습니다.

송풍기 사이즈를 키우는 것이 소음을 줄이는 가장 효율적인 길이었습니다.

2차 시제품

아내는 자주 입원합니다. 송풍기는 매번 따라갑니다. 입원실에서 간호사, 의사, 다른 환자분들이 매일 보는 장비이니 외관도 중요하다고 생각했습니다.

디자인 전문 업체에 의뢰했습니다. 송풍 매트리스 토퍼 시스템을 설명하고, 송풍기 개념 스케치를 전달하고, 수 주간 기다렸습니다.

환자용 송풍기 개념 스케치 디자인 업체 전달용

디자인 업체에 전달한 개념 스케치.

전문 디자인 업체 송풍기 하우징 산업디자인 제안

디자인 업체로부터 받은 디자인 안.

디자인 안이 나오고 관련 업체 담당자들과 회의를 거쳐 최종 모델을 선정했습니다.

환자용 송풍기 디자인 리뷰 회의 전문가 협의

디자인 리뷰 회의.

선택된 디자인에 기초하여 송풍기 제작을 전문 업체에 의뢰했습니다. 사이즈를 키우면서 변경된 원심팬, 히터, 센서류, 회로 부품들로 제어 모듈 제작이 시작되었습니다. 하우징은 진공주형 기법으로 동시에 진행되었습니다.

환자용 송풍기 부품 원심팬 히터 센서 조립 전

조립 전 송풍기 부품과 연결구.

진공주형 하우징 환자용 송풍기 최종 조립 전

최종 조립 전 송풍기.

완성된 환자용 원심팬 송풍기 진공주형 하우징

조립이 완료된 송풍기.

송풍 매트리스 토퍼 시스템 완성 송풍기 튜브 연결 파킨슨 치매 환자 간병

송풍기와 송풍 매트리스 토퍼가 연결된 완성된 시스템.

송풍기를 만들며 배운 것

송풍기를 만들면서 엔지니어 경력 내내 여러 번 배운 것이 다시 확인되었습니다: 이론적 사고도 중요하지만, 실제 만들어보고 테스트하는 것이 결론에 도달하는 가장 빠른 길이라는 것. 소음 원인을 종이 위에서 분석하는 데 몇 주를 쓸 수 있지만, 시제품을 5분 돌려보면 더 많은 것을 알 수 있습니다.

또한 안전은 설계 초기부터 반영해야지, 나중에 추가하면 안 된다는 것을 배웠습니다. 송풍기에는 히터가 내장되어 있어 과열 방지는 선택이 아닙니다. 보호 조치는 신뢰성 있고 이중화되어야 하며, 가장 이른 설계 단계에서 고려되어야 합니다.

무엇보다도, 송풍기 사이즈를 키우는 것이 소음을 줄이는 가장 효과적인 방법이라는 것을 확인했습니다. 큰 팬을 낮은 속도로 돌리면 같은 풍량을 극적으로 적은 소음으로 낼 수 있습니다. 공간과 무게가 허용하는 한, 크게 만드는 것이 조용하게 만드는 것입니다.

송풍 매트리스 토퍼 시스템이 이제 완성되었습니다: 토퍼, 송풍기, 그리고 연결 튜브. 아내가 매일 사용합니다. 간병인 김정란 선생님은 입원할 때마다 챙기십니다. 인공호흡기나 석션기만큼 필수적인 장비가 되었습니다.

어떤 시중 제품으로도 풀 수 없는 문제에서 시작되었습니다. 가장 사랑하는 사람을 위해 엔지니어가 만든 시스템으로 끝났습니다.

김권희

글쓴이: 김권희, 엔지니어, 교수, 그리고 2006년부터 파킨슨 치매를 앓는 아내의 전담 간병인. The Engineer Caregiver에서 엔지니어링과 간병의 교차점에 대해 기록합니다.

이 글은 개인적인 경험을 기록한 것이며 의료 조언이 아닙니다. 면책 조항을 참고해 주세요.

엔지니어 간병인 시리즈 더 읽기

자주 묻는 질문

BedJet 같은 시중 송풍기를 환자용 매트리스 토퍼에 쓸 수 없는 이유는?

BedJet 3 Mini 같은 시중 제품은 쾌적함을 위해 설계된 것이지, 의료 간병용이 아닙니다. 환자용 매트리스 토퍼는 POE 블록이 채워진 5cm 협소 공간과 2m 길이 접이식 튜브를 통해 공기를 보내야 하므로 더 높은 정압(30 mmH2O vs. 15 mmH2O)이 필요합니다. 이 조건을 동시에 만족하는 기성품은 없었습니다.

원심팬 소음을 30dB 이하로 줄이는 방법은?

가장 효과적인 방법은 더 큰 용량의 팬을 사용하고 감속 운전하는 것입니다. 큰 팬을 느리게 돌리면 같은 풍량을 훨씬 적은 소음으로 낼 수 있습니다. 하우징 내부 흡음재 등은 보조적인 효과이며, 팬 크기 선정이 가장 중요한 요소입니다.

송풍기 하우징은 어떤 방식으로 만들었나?

1차 시제품은 빠른 반복을 위해 3D 프린터로 제작했습니다. 2차 시제품은 진공주형 기법으로 제작하여, 병원 환경에서 매일 사용하기에 적합한 매끄럽고 내구성 있는 마감을 구현했습니다.

댓글

댓글 쓰기

전문가 여러분의 의견을 환영합니다!
노인케어 현장 경험, 기술 질문, 제품 리뷰를
자유롭게 남겨주세요.
※ 광고 및 스팸 댓글은 삭제됩니다.

이 블로그의 인기 게시물

Early-Onset Parkinson's Dementia at 47: Signs I Missed (Part 1)

이미지
My wife was 47 when the first signs appeared. As an engineer, I’m trained to solve problems - but I couldn’t see the one unfolding right in front of me. This is Part 1 of a 3-part series about early-onset Parkinson’s dementia, the signs I missed, and the two years we lost before getting a diagnosis. My wife and me, before everything changed. Key Early Warning Signs of Parkinson’s Dementia I Noticed in My Wife Before I share the full story, here are the early signs I now recognize in hindsight. If you are noticing similar changes in someone you love, please don’t wait: Spatial disorientation: Getting lost on familiar routes she had driven for years Executive function decline: Unable to plan or sequence routine tasks, like preparing dinner for guests Loss of bowel control: Incontinence during social outings Postural instability: Inability to hold her body upright while seated Language deterioration: Sentences growing shorter; difficulty greeting family members Person...
자세한 내용 보기

47세 조기 발병 파킨슨 치매: 내가 놓친 징후들 - 간병인의 기록 (3편 중 1편)

이미지
2006년, 아내는 마흔일곱 살이었습니다. 엔지니어인 저는 문제를 푸는 것이 직업인 사람이지만, 바로 눈앞에서 벌어지는 문제는 보지 못했습니다. 이 글은 조기 발병 파킨슨 치매에 대한 3편 시리즈 중 1편으로, 제가 놓친 징후들과 진단까지 잃어버린 2년의 이야기입니다. 모든 것이 바뀌기 전, 아내와 함께. 파킨슨 치매 초기 징후: 아내에게서 발견한 7가지 경고 신호 전체 이야기를 나누기 전에, 돌이켜 보면 인지할 수 있었던 초기 징후들을 먼저 정리합니다. 가족에게서 비슷한 변화를 느끼고 계신다면, 제발 기다리지 마세요: 공간 지남력 장애: 수년간 다니던 익숙한 길에서 길을 잃음 실행 기능 저하: 손님 식사 준비 같은 일상적 과제를 계획하거나 순서대로 수행하지 못함 배변 조절 장애: 외출 중 대변 실금 자세 불안정: 앉은 자세에서 몸을 가누지 못함 언어 능력 저하: 문장이 짧아지고, 가족에게 인사하지 못함 성격 및 행동 변화: 원래 차분했던 사람이 갑자기 급하고 격해짐 운전 중 판단력 저하: 빨간 신호등을 인지하지 못하고 통과 47세에 나타난 조기 발병 치매, 첫 징후는 무엇이었나? 2006년, 아내는 마흔일곱 살이었습니다. 날카롭고, 논리적이며, 유창한 말솜씨를 가진 사람이었습니다. 말로는 제가 당해낼 수 없는 상대였습니다. 운전도 하고, 요리도 하고, 집안일을 막힘없이 해내는 사람이었습니다. 그러다 작은 것들이 달라지기 시작했습니다. 2006년 초, 아내가 차를 몰고 외출했습니다. 수없이 다녀온 길이었습니다. 그런데 몇 시간이 지나도 돌아오지 않았습니다. 한참 뒤에 간신히 귀가한 아내는 당황한 표정이었습니다. 집으로 오는 길을 찾지 못했다고 했습니다. 매일 다니던 그 길이 갑자기 낯설어진 것입니다. 저는 그저 컨디션이 안 좋은 날이라고 생각했습니다. 그 다음은 손님 초대 날이었습니다. 도와주려고 일찍 퇴근해서 집에 왔더니, 아내가 부엌에 서 있었습니다. 찬장에서 그릇을 잔뜩 꺼내 조리대 위...
자세한 내용 보기

After Parkinson's Dementia Diagnosis: Engineer Turned Caregiver (Part 2)

이미지
In mid-2008, my wife was finally diagnosed with Parkinson's disease with dementia at age 49 - two years after the first signs appeared. I expected relief. Instead, I faced a new challenge: learning to fight a disease that no one could cure. This is Part 2 of a 3-part series. Key Stages of Parkinson's Dementia Progression I Witnessed as a Caregiver Before sharing the full story, here is a timeline of the disease progression I witnessed in my wife after diagnosis. If you are caring for someone with a similar condition, knowing what may come can help you prepare: Post-diagnosis despair (2008): Learning that two years of delayed diagnosis had allowed irreversible damage Self-directed research: An engineer studying neurology, ordering medical books, and visiting alternative medicine clinics Discovering functional medicine (2009): A systems-based approach that finally slowed the progression Mobility decline: Normal walking to shuffling gait, frequent falls, then wheelch...
자세한 내용 보기