호리우치 다카후미

세 가지 Design Studio 프로젝트

2019년–2020년

개요

밀라노 공과대학교 Design & Engineering 석사 과정의 Design Studio 수업에서 학기마다 다른 팀과 함께 작업했다. 문제와 사용자 요구를 정의하는 일부터 형태, 기구, 인터랙션, 제조 방식을 설계하는 일까지 통합한 제품 제안을 발전시켰다. 이 페이지는 2019년 겨울부터 2020년 겨울까지 수행한 세 프로젝트를 소개한다.

  1. 커피 머신 디자인(2019년 겨울)HUBBLE은 서로 다른 취향에 맞추기 위한 공유 커피 머신 콘셉트다. 원형 인터페이스, 가동 노즐, 회전 추출 헤드, 내부 설계와 제작 도면으로 구체화했다.
  2. 용접공을 위한 PAPR 디자인(2020년 여름)VCS-20은 기존 용접면과 결합하도록 설계한 실물 크기의 착용형 프로토타입으로, 후드·조끼·어깨 위 송풍 장치를 통합했다.
  3. 헌혈 사전검사 기기 디자인(2020년 겨울)DELCON Massachusetts는 체온·심박수·혈압·헤모글로빈의 비접촉 측정과 QR·클라우드 기반 셀프서비스 흐름을 결합한 헌혈 사전검사 콘셉트다.

커피 머신 디자인(2019년 겨울)

문제 — 한 대를 공유하면서도 사람마다 다른 커피를 제공하기

셰어하우스, 코워킹 공간, 사무실에서는 문화적 배경과 취향이 다른 사람들이 한 대의 커피 머신을 사용한다. 기존 캡슐 머신을 검토하면서 컵 크기의 제약, 불분명한 조작 방식, 캡슐에 따라 정해지는 맛을 한계로 파악했다. 음료를 만들 때마다 세부 설정을 반복해야 하는 것도 공유 기기를 번거롭게 만들 수 있었다.

서로 다른 두 페르소나를 설정했다. 멕시코 출신 Maria는 크고 연한 커피를, 튀르키예 출신 Mert는 작고 진한 커피를 좋아한다. 이를 바탕으로 향·농도·온도·양 조절, 사용자 프로필과 레시피 저장, 다양한 컵 크기와 설치 방향 지원, 손쉬운 보충과 청소를 요구사항으로 정했다.

공유 사무실 카운터에 놓인 HUBBLE 커피 머신 제안안의 렌더링. 검정 본체에서 구리색 추출 헤드가 돌출되고 원형 화면과 컵이 보인다.
공유 공간을 위한 HUBBLE 제안안. 무광 검정 본체, 구리색 추출 헤드, 원형 조작부를 하나의 형태로 통합했다.

디자인: 취향 저장과 원형 인터페이스

HUBBLE은 Bluetooth로 사용자를 인식하고 저장된 레시피를 불러오도록 설계했다. 처음 사용할 때는 원형 노브를 돌려 향, 농도, 온도 등의 설정을 선택하고 눌러 확정한다. 좋아하는 음료에 이름을 붙여 저장하면 다음에 빠르게 선택할 수 있으며, 추천 기능으로 다른 맛도 시도할 수 있다.

원형 화면과 회전·누름 조작을 결합해 전면을 간결하게 유지하고, 설정 순서와 현재 값을 한곳에 표시한다. 노즐은 위아래로 움직여 작은 에스프레소 잔부터 긴 머그까지 적절한 거리를 유지하도록 했다.

사용자 인식, 레시피 선택, 향·농도·온도 조절과 추출에 이르는 화면 흐름을 보여 주는 원형 인터페이스 시연이다. 실물 기기의 추출 성능 시험은 아니다.

배치, 보충, 유지관리를 하나의 구조로 해결하기

추출 헤드는 본체를 기준으로 회전해 카운터의 긴 쪽과 짧은 쪽 어디에서도 컵을 놓을 수 있다. 좁은 주방과 사무실에서 벽과 통행 경로에 맞춰 설치할 수 있도록 한 것이다. 물통과 원두통은 위로 들어 올려 꺼내고, 우유통과 찌꺼기통은 앞에서 눌러 열어 여러 방향에서 보충하고 청소할 수 있도록 했다.

본체 내부에는 그라인더, 펌프, 히터, 추출 기구, 회전 모터를 배치하고 3D CAD 모델과 부품 구성을 발전시켰다. 최종 도면에는 조립도, 부품표, 개별 부품의 제작 도면이 포함된다.

HUBBLE 조립도. 분해한 본체, 회전 추출 헤드, 원형 조작부, 번호가 붙은 내부 부품을 보여 주며 오른쪽에 부품표가 있다.
HUBBLE의 조립도와 부품표. 전체 구조와 외장·내부 기구의 관계를 보여 준다.

성과: CAD와 엔지니어링 도면으로 구체화한 통합 설계

최종 제안은 사용 시나리오와 페르소나에 기반한 요구사항, 제품 스타일링, 원형 인터페이스의 흐름, 가동 부품, 유지관리 접근성, 내부 배치, 3D CAD, 조립도와 부품도를 통합한다. 각자의 취향을 기억하도록 설계한 머신으로 공유 사용에 대응했다.

Product Development Design Studio I ‘Coffee Machine’, Group 7. Carla Ayala, Fabio Monza, Ayse Selin Yagsan, Takafumi Horiuchi, Marco Talpo의 공동 작업.

최종 프레젠테이션

  1. 어두운 배경 가운데 커피 머신의 흐릿한 실루엣을 배치한 HUBBLE Coffee Machine 표지.
  2. HUBBLE의 구리색 원형 조작부와 추출 헤드를 확대한 프로젝트 구분 슬라이드.
  3. 제품 렌더링과 Personalize(개인화), Recognize(사용자 인식), Suggestion(추천), Position(배치) 키워드를 제시한 HUBBLE의 가치 제안.
  4. HUBBLE 추출 헤드를 위쪽에서 비스듬히 본 최종 디자인 구분 슬라이드.
  5. 공유 사무실 카운터에 놓인 HUBBLE 커피 머신 제안안의 렌더링. 검정 본체에서 구리색 추출 헤드가 돌출되고 원형 화면과 컵이 보인다.
  6. 원형 인터페이스, 사용자 인식, 회전 추출 헤드로 Personalize(개인화), Recognize(사용자 인식), Position(배치)의 세 기능을 설명한다.
  7. 여러 잔이 놓인 탁자를 위에서 찍은 사진을 사용한 조사 구분 슬라이드.
  8. 세계 지도와 여러 종류의 커피잔으로 세계의 커피 문화를 비교한다.
  9. 커피 머신 주위에 모인 사람들의 사진을 사용한 공유 공간 구분 슬라이드.
  10. 상정한 세 사용 환경인 셰어하우스, 코워킹 공간, 사무실의 사진.
  11. 큰 잔의 연한 커피를 좋아하는 Maria와 작은 잔의 진한 커피를 좋아하는 Mert, 두 페르소나의 비교.
  12. 스케치, 모형, CAD 세부를 보여 주는 디자인 과정 구분 슬라이드.
  13. 초기 스케치부터 회전 추출 헤드를 갖춘 설계까지 커피 머신 형태의 발전 과정.
  14. Nespresso Pixie와 HUBBLE의 크기와 구성 비교.
  15. 공유 주방에서 컵에 커피를 추출하는 HUBBLE의 최종 렌더링.
  16. 검정색과 구리색 마감의 제품 사진을 조합한 무드보드 구분 슬라이드.
  17. 정밀 기기, 천체, 구리, 검정 표면의 이미지를 조합한 HUBBLE 무드보드.
  18. 손으로 원형 화면과 노브를 조작하는 렌더링을 사용한 인터랙션 구분 슬라이드.
  19. 사용자 이름 표시, 회전으로 항목 선택, 누르기로 확정하는 원형 노브 조작.
  20. Aroma(향), Strength(농도), Temperature(온도)를 조절하는 원형 인터페이스 화면 세 개.
  21. 저장한 레시피 Your Americano와 양·취향 선택지를 보여 주는 원형 인터페이스 흐름.
  22. 작은 잔부터 긴 머그까지 높이가 다른 컵 세 개에 맞춘 높이 조절 노즐.
  23. 추출 헤드를 회전해 카운터의 긴 쪽이나 짧은 쪽에 컵을 놓을 수 있음을 보여 주는 그림.
  24. 기기 위쪽으로 들어 올려 꺼내도록 설계한 물통과 원두통.
  25. 전면에서 눌러 열도록 설계한 우유통과 커피 찌꺼기통.
  26. 외장과 기구를 투명하게 표현한 렌더링의 내부 부품 구분 슬라이드.
  27. 그라인더, 펌프, 히터, 추출 기구, 회전 모터 등 내부 부품의 배치.
  28. 검정색과 구리색 외장을 정면과 비스듬한 각도에서 보여 주는 HUBBLE의 최종 렌더링 두 장.
당시 최종 발표 슬라이드(영어).

용접공을 위한 PAPR 디자인(2020년 여름)

문제 — 기존 용접면을 유지하면서 호흡을 보호하기

용접공은 흄과 뜨거운 불꽃으로부터 호흡기와 얼굴을 보호해야 한다. 하지만 좁은 작업 공간에서 여러 보호구를 겹쳐 착용하면 입고 벗기 어렵고 시야와 움직임도 제한될 수 있다. 기존 용접면에 빠르게 장착할 수 있는 가벼운 전동식 공기정화 호흡보호구(PAPR)를 설계하는 것이 과제였다.

밀라노의 25세 전업 용접공 Antonio를 페르소나로 설정했다. 다양한 용접면과의 호환성, 소형화, 편안함, 교체 가능하고 작동 시간이 긴 배터리, 양압, 두 단계 이상의 풍량, 시각·청각 경보, 복합 필터, 120 L/min 이상의 유량을 설계 요구사항으로 정했다.

VCS-20을 착용한 용접공의 렌더링. 검정 용접면, 목을 덮는 후드, 조끼, C자형 어깨 지지 송풍 장치를 결합했다.
제안한 VCS-20 시스템은 기존 용접면에 부착하는 후드, 몸에 시스템을 고정하는 조끼, 양 어깨로 지지하는 송풍 장치를 통합한다.

디자인: 후드, 조끼, 어깨로 지지하는 PAPR 장치

VCS-20은 여러 용접면에 맞출 수 있는 후드, 조끼, C자형 PAPR 장치로 구성된다. 후드는 난연 면과 신축성 원단을 조합하고 Gecko Tape 부착 지점 6개로 다양한 용접면 형태에 맞춘다. 휴식할 때는 시스템 전체를 벗지 않고 용접면만 들어 올릴 수 있다.

조끼는 장치가 흔들리지 않도록 잡아 주며, 벨크로와 스트랩으로 착용자의 몸에 맞춘다. 목 부분의 자석 커넥터로 후드에 공기를 공급하고, 송풍 장치의 무게는 양 어깨로 분산한다. 뒤쪽과 옆쪽의 가동 관절과 실리콘 부품은 다양한 체형과 움직임에 대응하도록 설계했다.

VCS-20 전체 분해도. 외장, 필터 덮개, 복합 필터, 팬, 관절, 교체식 배터리, 회로 기판, 공기 센서, 컨트롤러 등 부품을 보여 준다.
VCS-20의 분해도. 복합 필터, 팬, 교체식 배터리, 회로 기판, 공기 센서, 조작부와 경보 장치를 어깨 둘레에 배치했다.

장갑을 낀 채 다루는 조작과 피드백

누르고 돌리는 컨트롤러 하나로 전원과 풍량을 조절하도록 했다. 제안한 시각·청각 피드백은 필터 상태, 배터리 상태, 풍량 감소를 알린다. 사출 성형 외장과 레이저 커팅 섬유 부품을 검토하면서 소재 선정, 부품 분할, 조립 방식을 발전시켰다.

팀은 몸에 맞는 정도와 착용·탈의 과정을 살펴보기 위해 실물 크기의 착용 가능한 외관 프로토타입을 제작했다.

실물 크기의 착용 가능한 VCS-20 프로토타입. 조끼, 후드, 용접면, 어깨 송풍 장치를 착용한 사람의 정면 모습과 후드·장치를 따로 보여 준다.
조끼 고정 방식, 어깨 주변의 착용감, 후드와 기존 용접면을 착용하는 순서를 살펴보기 위한 실물 크기 VCS-20 프로토타입.

성과: 프로토타입과 동작 시뮬레이션으로 착용 방식 탐색

사용자 요구, 착용 시스템, 외관과 내부 배치, 소재와 제조 방법, 실물 크기의 착용 프로토타입을 통합했다. PAPR을 용접면과 의복까지 포함하는 웨어러블 시스템의 일부로 발전시켰다.

Product Development Studio 2, Group 8. Takafumi Horiuchi, Hou Weihuan, Giulia Stevanoni, Marco Luigi Talpo의 공동 작업.

최종 프레젠테이션

  1. BLS 로고, 제품군, 팀원의 이름이 있는 용접공용 PAPR 프로젝트 표지.
  2. 용접 사진과 함께 흄, 불꽃, 좁은 공간, 복잡한 보호구라는 과제와 용접을 사용하는 주요 산업을 보여 준다.
  3. 시판 용접용 호흡보호구의 구성과 착용 방식을 비교한 시장 조사.
  4. 기존 용접면과의 호환성, 소형화, 편안함, 교체식 배터리, 경보, 유량을 포함한 설계 과제와 요구사항.
  5. 가벼운 무게, 빠른 조작과 착용, 기존 용접면과의 호환성, 편안함을 원하는 25세 용접공 페르소나 Antonio.
  6. VCS-20을 착용한 용접공의 렌더링. 검정 용접면, 목을 덮는 후드, 조끼, C자형 어깨 지지 송풍 장치를 결합했다.
  7. 색상 선택지와 공기 센서의 위치를 포함한 VCS-20 개요.
  8. 3D 모델 주변의 오염 입자와 함께, 어깨 장치에서 후드로 이동하는 공기를 보여 주는 기류 시뮬레이션.
  9. 난연 면, 네오프렌, 나일론을 포함한 조끼의 적층 구조, 치수, 소재.
  10. 목 부분의 자석 커넥터, 튜브, 판, 리벳의 연결 구조.
  11. 후드에 사용하는 난연 면과 신축성 원단, 패턴, 주요 치수.
  12. Gecko Tape 부착 지점 6개로 서로 다른 형태의 기존 용접면에 후드를 고정하는 방법.
  13. 뒤쪽과 옆쪽의 가동 관절과 실리콘 부품을 보여 주는 C자형 어깨 지지 PAPR 장치의 분해도.
  14. 다기능 컨트롤러의 누름·회전 조작, 시각·청각 경보, 외장 소재.
  15. VCS-20 전체 분해도. 외장, 필터 덮개, 복합 필터, 팬, 관절, 교체식 배터리, 회로 기판, 공기 센서, 컨트롤러 등 부품을 보여 준다.
  16. 제안한 제조 방법: 섬유 부품은 레이저 커팅, 외장 부품은 사출 성형.
  17. 실물 크기의 착용 가능한 VCS-20 프로토타입. 조끼, 후드, 용접면, 어깨 송풍 장치를 착용한 사람의 정면 모습과 후드·장치를 따로 보여 준다.
  18. VCS-20을 착용한 두 사람의 앞뒤 사진으로, 프로토타입이 몸에 맞는 모습을 보여 준다.
  19. 모바일 인터페이스와 3D 모델로 시뮬레이션의 공기 움직임과 유량을 조절하는 인터랙티브 Unity 시연.
  20. VCS-20을 착용한 용접공과 FEEL FREE TO BREATHE 문구를 사용한 광고 콘셉트.
당시 최종 발표 슬라이드(영어).

헌혈 사전검사 기기 디자인(2020년 겨울)

문제 — 헌혈자가 접촉 없이 사전 측정을 직접 마치게 하기

헌혈 전에는 체온, 심박수, 혈압, 헤모글로빈을 확인한다. COVID-19 유행 당시 공동 장비와 직원과의 밀접한 접촉은 위생에 대한 우려와 스트레스를 더했다. 이 두 관점에서 측정 과정을 다시 검토했다.

북미의 16세 이상 헌혈자를 대상으로 헌혈 센터, 이동 장소, 헌혈 버스에서 사용할 셀프서비스 단말기를 제안했다. 비접촉·비침습 측정, 청소하기 쉽고 이동 가능한 형태, 짧은 측정 시간, 종이 없는 기록, 안전한 데이터 공유, 탁상형과 입식 사용을 주요 요구사항으로 삼았다.

헌혈 사전검사 단말기의 표지. 큰 화면과 상부 카메라·조명이 있는 흰색 탁상형 기기의 렌더링, DELCON Massachusetts 프로젝트명과 팀원 이름을 보여 준다.
헌혈 사전검사 단말기 제안안. 상부에 얼굴과 손톱바닥을 촬영하는 머신 비전 카메라, 열화상 카메라, 보조 조명을 모았다. 화면과 스피커는 청소하기 쉽도록 둥글게 설계한 외장 안에 배치했다.

콘셉트: 세 가지 광학 방식으로 네 가지 지표 살펴보기

얼굴 색의 변화로 심박수와 혈압을 추정하는 영상 광용적맥파(iPPG), 얼굴 표면 온도를 읽는 열화상, 손톱바닥 영상과 머신러닝으로 헤모글로빈을 추정하는 방식을 결합한 콘셉트다. 센서를 몸에 붙이거나 채혈하지 않는 측정의 가능성을 살펴보기 위해 이 방법들을 선택했다.

프로젝트 자료에 기록된 측정 방식과 설계 가정값. 수치는 검증된 성능 결과가 아니다. ± 값의 정의와 출처는 추가 확인이 필요하다.
측정 항목방식프로젝트의 설계 가정값
심박수·혈압얼굴 iPPG거리 0.5–1 m, 조도 1000–4000 lx, 약 60초. 심박수 ±3 bpm, 수축기 ±0.4 mmHg, 이완기 ±0.2 mmHg.
체온열화상거리 0.3–1 m, 실시간 측정, ±0.2 °C.
헤모글로빈손톱바닥 영상과 머신러닝250–3000 lx, 약 15초, ±0.92 g/dL.

QR 코드에서 결과 공유까지

제안한 흐름에서 헌혈자는 사전 등록으로 받은 QR 코드를 스캔하고, 상부 머신 비전 카메라에 손톱을 보여 헤모글로빈을 추정한다. 이어 단말기 앞에 서면 같은 카메라와 열화상 카메라가 체온, 심박수, 혈압 검사에 필요한 영상을 수집한다. 화면과 스피커는 위치와 진행 과정을 안내하고, 결과는 직원이 검토할 수 있도록 클라우드 기록에 추가하는 구상이다.

제안한 흐름: QR 코드 스캔, 손톱바닥 촬영, 비접촉 얼굴 검사, 클라우드를 통한 직원과의 결과 공유.
단일 단말기로 이어지는 제안 흐름: QR 코드로 신원 확인, 손톱바닥으로 헤모글로빈 추정, 얼굴의 세 지표 비접촉 검사, 클라우드를 통한 직원과의 결과 공유.

탁상과 바닥 스탠드에 함께 쓰는 한 대의 기기

같은 단말기를 탁자에 바로 놓거나 전용 바닥 스탠드에 장착하도록 설계했다. 핀 기구로 두 가지 높이를 선택할 수 있다. 머신 비전 카메라, 열화상 카메라, 보조 조명은 상부에, 화면과 스피커는 전면에 배치했다. 전원은 배터리와 케이블을 모두 고려했다.

소재와 제조 공정으로는 사출 성형 PC·PET 전면 부품, 열성형과 절삭 가공을 거친 후면 외장, 폴리카보네이트 화면 커버, A500 강철 스탠드를 제안했다. 내부 배치, 분해도, 조립 순서와 제조 방식을 발전시키고, 유한요소해석으로 스탠드의 구조적 안정성을 검토했다.

전면·후면 외장, 화면, 상부 카메라, 조명, 스피커, 회로 기판, 지지 부품을 보여 주는 단말기 분해도.
검사 단말기의 분해도. 상부 카메라, 화면, 회로 기판, 앞뒤 외장과 이를 고정하는 지지 부품의 관계를 보여 준다.

성과 — 비접촉 측정과 직원 업무를 한 기기에 통합하기

최종 콘셉트는 사용 환경과 요구사항, 선정한 측정 방식, QR·클라우드 기반 흐름, 탁상형·입식 외장, 내부 배치, 소재와 제조 방법, 분해도와 구조해석을 통합한다.

Design Studio, Group 11. Fabio Villano, Bhuvanesh Bari, Takafumi Horiuchi, Joeperdo El Husseini의 공동 작업.

최종 프레젠테이션

  1. 헌혈 사전검사 단말기의 표지. 큰 화면과 상부 카메라·조명이 있는 흰색 탁상형 기기의 렌더링, DELCON Massachusetts 프로젝트명과 팀원 이름을 보여 준다.
  2. 설계 과제와 기대하는 네 가지 이점: 위생, 스트레스 감소, 속도, 물리적 거리 두기.
  3. 상정한 사용자와 환경: 북미의 16세 이상 헌혈자, 의료진, 헌혈 센터, 이동 장소, 헌혈 버스.
  4. 화면, 상부 카메라, 보조 조명 등의 주요 기능을 갖춘 입식 단말기 콘셉트.
  5. 얼굴 iPPG로 심박수와 혈압을 추정하는 제안. 거리, 조도, 측정 시간과 설계 가정값을 보여 준다.
  6. iPPG 측정을 위해 제안한 카메라, 조명, 영상 처리 부품.
  7. 열화상으로 얼굴 표면 온도를 읽는 제안. 거리, 측정 속도, 설계 가정값을 보여 준다.
  8. 온도 측정을 위해 제안한 열화상 카메라와 보조 부품.
  9. 손톱바닥 영상과 머신러닝으로 헤모글로빈을 추정하는 제안. 조도, 측정 시간, 설계 가정값을 보여 준다.
  10. 심박수·혈압 측정에 사용하는 상부 머신 비전 카메라를 공유하는 헤모글로빈 추정 구성안.
  11. 안정성, 청소 편의성, 휴대성을 고려해 둥글게 설계한 외장.
  12. 동일한 검사 단말기의 탁상형과 입식 구성 비교.
  13. 바닥 스탠드를 두 가지 높이로 조절하는 핀 기구.
  14. 제안한 흐름: QR 코드 스캔, 손톱바닥 촬영, 비접촉 얼굴 검사, 클라우드를 통한 직원과의 결과 공유.
  15. 전면·후면 외장, 화면, 스탠드의 소재와 사출 성형, 열성형, 절삭 가공 등 제안한 제조 공정.
  16. 외장, 화면, 내부 부품, 기둥, 받침대를 보여 주는 단말기와 바닥 스탠드 전체 분해도.
  17. 전면·후면 외장, 화면, 상부 카메라, 조명, 스피커, 회로 기판, 지지 부품을 보여 주는 단말기 분해도.
  18. 단말기의 전면 조립 구조와 각 부품을 고정하는 지지 부품.
  19. 단말기 전면 외장의 형태, 주요 치수, 제작 세부.
  21. 단말기 후면 외장의 형태, 주요 치수, 제작 세부.
  22. 하중을 받는 바닥 스탠드의 유한요소해석. 변형과 응력 분포를 색으로 나타냈다.
  23. 회색 배경에 Thank you 문구가 있는 마지막 슬라이드.
당시 최종 발표 슬라이드(영어).