인체측정학

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1. 개요

인체측정학은 개인의 신체적 특징을 측정하고 연구하는 학문으로, 역사적으로 과학적 방법과 사이비 과학적 시도를 모두 포함하며, 우생학과 인종차별의 근거로 사용되기도 했다. 개인의 신장, 체중, 뇌 크기, 생식기 크기, 외모 등 다양한 신체적 특성에 대한 개인차를 연구하며, 유전적, 환경적 요인이 신체적 특성에 미치는 영향을 분석한다.

인체측정학은 3차원 신체 스캐너, 족압 측정 장치, 신경 영상 등 다양한 측정 도구를 활용하며, 역학 및 의료 인류학, 법의학 및 범죄학, 인간 공학, 생체 인식, 군사 연구, 패션 디자인 등 다양한 분야에 응용된다. 특히, 군복 및 장비 개발, 의류 및 신발 사이즈 결정 등 실용적인 목적으로 활용되며, CAESAR 프로젝트와 같은 대규모 연구를 통해 인체 측정 데이터를 수집하고 분석한다.

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인체측정학 - 지문
지문은 손가락, 발가락 등의 융선이 남긴 흔적으로 개인 식별에 사용되는 고유한 생체 정보이며, 유전적·환경적 요인의 영향을 받아 형성되고 아치형, 루프형, 와호형으로 분류되며, 범죄 수사 및 개인 인증 등에 활용되지만 인권 문제도 논의된다.
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체중은 건강의 지표로서 영양 장애 선별 검사, 비만도 파악에 활용되며, 키에 비례한 몸무게를 나타내는 용어이고, 체중계로 측정 시 여러 요인을 고려해야 하며, 스포츠, 교통, 의학 등 다양한 분야에서 중요한 의미를 가진다.

인체측정학

2. 역사

인체측정학은 두개골 계측학, 고인류학, 생물인류학, 골상학, 관상학, 법의학, 범죄학, 계통지리학, 인류 기원, 두개안면 묘사, 다양한 인체 측정과 개인 정체성, 정신 유형론, 성격, 두개골 및 뇌 크기 사이의 상관관계 등 과학적 방법과 사이비 과학을 모두 포함하는 다양한 개념을 포괄한다.

역사적으로 인체측정학은 정확한 과학적 묘사 및 역학적 분석에서 우생학 및 노골적인 인종차별 사회 운동의 근거에 이르기까지 다양하게 적용되었다. 그 오용 중 하나는 신뢰를 잃은 사이비 과학인 골상학이었다.

2. 1. 고대 및 중세

고대 그리스와 로마 시대에는 신체 비율과 미적 기준에 대한 연구가 이루어졌다.

2. 2. 근대

인체측정학의 역사는 두개골 계측학, 고인류학, 생물인류학, 골상학, 관상학, 법의학, 범죄학, 계통지리학, 인류 기원, 두개안면 묘사, 다양한 인체 측정과 개인 정체성, 정신 유형론, 성격, 두개골 및 뇌 크기 사이의 상관관계 등 과학적 방법과 사이비 과학을 모두 포함하는 다양한 개념을 포괄한다.

역사적으로 인체측정학은 정확한 과학적 묘사 및 역학적 분석에서 우생학 및 노골적인 인종차별 사회 운동의 근거에 이르기까지 다양하게 적용되었다. 그 오용 중 하나는 신뢰를 잃은 사이비 과학인 골상학이었다.

2. 3. 현대

20세기 이후 인체측정학은 생물인류학, 법의학, 인간공학 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 3차원 스캐너와 같은 첨단 기술을 이용하여 보다 정확하고 효율적인 측정이 가능해졌다.

3. 개인차

인체는 개인 간, 그리고 집단 간에 큰 차이를 보인다. 이러한 차이는 유전적, 환경적 요인에 의해 발생하며, 인종, 성별, 연령 등에 따라 다르게 나타난다.

신장, 체중, 기관 크기 등은 하위 섹션에서 자세히 다룬다. 인간의 외모와 신체 매력은 역사적으로 주요 관심사였으며, 이는 인체측정학적 기준과 자주 관련된다. 미용, 얼굴 대칭, 허리-엉덩이 비율은 측정값이 일반적으로 근본적인 것으로 여겨지는 세 가지 예시이다.

3. 1. 신장

인간 신장은 복잡한 생물학적, 유전적, 환경적 요인 등 다양한 요인에 따라 개인 간, 그리고 개체군 간에 큰 차이를 보인다. 방법론적, 실질적 문제로 인해 측정 시 통계적 표본 추출에서 상당한 오차가 발생할 수 있다.

유전적으로나 환경적으로 동질적인 개체군의 평균 신장은 종종 다수의 개인에게서 비례한다. 이러한 개체군 내에서 예외적인 신장 변이(개체군 평균에서 약 20% 벗어남)는 특정 유전자 또는 내분비 이상으로 인한 거인증 또는 소인증 때문인 경우가 있다.^[2] 심지어 가장 '일반적인' 신체(인구의 66%) 사이에서도 큰 변이가 발생하며,^[3] 따라서 어떤 사람도 '평균'이라고 간주될 수 없다는 점에 유의해야 한다.

가장 극단적인 개체군 비교에서 예를 들어, 볼리비아 여성의 평균 신장은 142.2cm인 반면, 디나르알프스산맥 남성의 평균 신장은 185.6cm으로, 평균 차이는 43.4cm이다. 마찬가지로, 가장 키가 작은 사람과 가장 키가 큰 사람인 찬드라 바하두르 단기와 로버트 와들로우의 키는 각각 53cm에서 272cm였다.^[4]^[5]

대부분의 여성이 성장을 멈추는 연령대는 15~18세이고, 대부분의 남성이 성장을 멈추는 연령대는 18~21세이다.^[6]^[7]^[8]^[9]^[10]^[11]^[12]

3. 2. 체중

인간의 체중은 개인별, 집단별로 매우 다양하다. 성인의 가장 극단적인 사례로 몸무게 약 2.13kg의 루시아 자라테, 몸무게 약 635.03kg의 존 브로어 미노크가 있다. 집단별 극단적인 사례로는 방글라데시 약 49.58kg, 미크로네시아 약 87.41kg가 있다.^[13]^[14]

3. 3. 기관

성인 뇌 크기는 여성의 경우 974.9cm³에서 1498.1cm³이며, 남성의 경우 1052.9cm³에서 1498.5cm³이다. 평균은 각각 1130cm³와 1260cm³이다.^[15]^[16] 오른쪽 대뇌 반구는 일반적으로 왼쪽보다 크고, 소뇌 반구는 일반적으로 크기가 비슷하다.

인간 위의 크기는 성인에서 상당히 다양하며, 한 연구에 따르면 부피는 520cm³에서 1536cm³까지, 무게는 77g에서 453g까지 다양하게 나타났다.^[17]

남성 생식기와 여성 생식기는 개인차가 상당히 크며, 남성 성기 크기는 실질적으로 차이가 있고^[18]^[19], 여성 질 크기는 건강한 성인에서 상당히 차이가 있다.^[20]

3. 4. 외모

인간의 외모와 신체 매력은 역사적으로 주요 관심사였으며, 이는 인체측정학적 기준과 자주 관련된다. 미용, 얼굴 대칭, 허리-엉덩이 비율은 측정값이 일반적으로 근본적인 것으로 여겨지는 세 가지 예시이다.

4. 진화 과학

인체측정학 연구는 조상이 서로 다른 환경에서 살아온 집단 간의 신체 비율 차이가 진화적으로 어떤 의미를 가지는지 조사하기 위해 수행된다. 인류 집단은 다른 대형 포유류와 유사하게 기후 변화에 따라 몸집이 달라지는 패턴을 보인다. 추운 기후의 개체가 따뜻한 기후의 개체보다 더 큰 경향이 있다는 베르그만의 법칙과, 추운 기후의 개체가 따뜻한 기후의 개체보다 더 짧고 뭉툭한 팔다리를 가질 경향이 있다는 앨런의 법칙을 따른다.^[21]

미세 진화적 수준에서 인류학자들은 인체측정학적 변이를 사용하여 소규모 집단의 역사를 재구성하기도 한다. 예를 들어, 존 릴레포드는 20세기 초 아일랜드 인구의 인체측정학적 데이터를 연구했는데, 그 결과 신체 비율의 지리적 패턴이 수세기 전 영국과 노르웨이의 침략 흔적을 여전히 보여준다는 것을 밝혀냈다.^[21]

마찬가지로, 인체측정학적 지표, 즉 키 비교는 인체측정학적 경향을 설명하는 데 사용되기도 한다. 요르크 바텐과 산데우 히라가 수행한 연구에 따르면, 키는 영양의 질에 따라 결정되는데, 이는 더 발달된 국가에서 더 컸다. 이 연구는 수리남과 인도네시아로 보내진 중국 남부 출신 계약 이주민 13,000명의 데이터를 기반으로 했다.^[21]

5. 측정 도구

인체측정학에서는 신체 치수를 측정하기 위해 다양한 도구를 사용한다.

3차원 스캐너를 이용하여 인체측정학을 수행할 수 있다. 2007년 3월, 3차원 스캐너의 헬스케어 활용을 위한 국제 협력 연구가 시작되었다. 신체 부피 지수가 헬스케어를 위한 장기적인 컴퓨터 기반 인체측정 측정으로 사용될 가능성이 있는지 연구하는 Body Benchmark Study는 3차원 스캐너를 통해 개인 신체 스캔의 부피 및 분절 부피 계산을 조사한다. 2001년 영국에서는 스캐너를 사용한 대규모 사이즈 조사가 수행되었고, 이후 SizeUSA, SizeMexico, SizeThailand 등 여러 국가에서 유사한 조사가 진행되었다. SizeUK 조사 결과, 영국 국민의 키와 몸무게는 증가했지만 예상만큼 크지는 않았다. 1951년 여성 조사 이후 평균 체중은 62kg에서 65kg으로 증가했다. 그러나 최근 연구에 따르면 참가자의 자세^[22], 3D 신체 스캐너의 정밀도^[23], 측정값의 활용^[24] 등에 한계가 있을 수 있다. 그럼에도 불구하고 3D 신체 스캔은 실제 인간 데이터만큼 신뢰하기 어려운 신체 측정 예측 기술을 대체할 수단으로 제시되고 있다.^[25]

족압 측정 장치는 -- 및 -- 방식의 두 가지로 분류된다. 기반 기술은 압전 센서 배열에서 빛 굴절에 이르기까지 다양하다.^[26]^[27]^[28]^[29]^[30] 현대 기술에서 생성되는 데이터는 발바닥 표면 아래 작용하는 압력에 대한 2D 이미지 또는 2D 이미지 시계열 형태이다. 상업용 족압 측정 시스템의 공간 및 시간 해상도는 각각 약 3mm~10mm 및 25~500 Hz이다. 센서 기술은 더 미세한 해상도를 제한하며, 약 500개 센서의 접촉 면적을 생성한다(일반 성인 발 표면적은 약 100cm²).^[31] 정상 보행 시 스탠스 단계는 약 0.6초이므로,^[32] 하드웨어 사양에 따라 각 보폭에 대해 약 150,000개 압력 값이 기록된다.

자기 공명 영상(MRI)과 같은 신경 영상 기술을 통해 직접적인 측정이 가능하다. 이러한 측정은 신경과학과 지능 연구에 사용된다.^[1] 뇌 부피 데이터 및 기타 두개골 계측 데이터는 주류 과학에서 현대 동물 종을 비교하고 고고학에서 인류의 진화를 분석하는 데 사용된다.^[1]

5. 1. 3차원 신체 스캐너

오늘날 인체측정학은 3차원 스캐너를 사용하여 수행될 수 있다. 2007년 3월, 3차원 스캐너의 헬스케어 사용을 조사하기 위한 글로벌 협력 연구가 시작되었다. Body Benchmark Study는 3차원 스캐너를 사용하여 개인 신체 스캔의 부피와 분절 부피를 계산하는 것을 조사할 것이다. 그 목표는 신체 부피 지수가 헬스케어를 위한 장기적인 컴퓨터 기반 인체측정 측정으로 사용될 가능성이 있는지 여부를 밝히는 것이다. 2001년 영국은 스캐너를 사용하여 지금까지 가장 큰 사이즈 조사를 수행했다. 그 이후로 SizeUSA, SizeMexico, SizeThailand를 포함하여 영국의 선구적인 단계를 따른 여러 국가 조사가 이어졌으며, 후자(SizeThailand)는 여전히 진행 중이다. SizeUK는 영국 국민의 키와 몸무게가 증가했지만 예상만큼은 아니라는 것을 보여주었다. 1951년 마지막 여성 조사 이후 여성의 평균 체중은 62kg에서 65kg으로 증가했다. 그러나 최근 연구에 따르면 참가자의 자세가 측정에 큰 영향을 미치며,^[22] 3D 신체 스캐너의 정밀도는 업계 허용 오차에 충분하거나 충분하지 않을 수 있고,^[23] 측정된 값은 모든 응용 분야(예: 의류 제작)에 관련이 있거나 없을 수 있다.^[24] 이러한 현재의 한계에도 불구하고 3D 신체 스캔은 (매우 매력적임에도 불구하고) 실제 인간 데이터만큼 신뢰할 수 없는 신체 측정 예측 기술을 대체할 수 있는 방법으로 제시되었다.^[25]

5. 2. 족압 측정 장치

족압 측정 장치는 크게 (i) -- 및 (ii) -- 방식으로 두 가지 범주로 나뉜다. 기반 기술은 압전 센서 배열에서 빛 굴절에 이르기까지 다양하다.^[26]^[27]^[28]^[29]^[30] 모든 현대 기술에서 생성되는 데이터의 최종 형태는 발바닥 표면 아래 작용하는 압력에 대한 2D 이미지 또는 2D 이미지 시계열이다. 이 데이터로부터 다른 변수를 계산할 수 있다 (''데이터 분석'' 참조).

상업용 족압 측정 시스템에서 생성되는 이미지의 공간 및 시간 해상도는 각각 약 3mm~10mm 및 25~500 Hz이다. 센서 기술은 더 미세한 해상도를 제한한다. 이러한 해상도는 약 500개 센서의 접촉 면적을 생성한다 (일반적인 성인 발의 표면적은 약 100cm²이다).^[31] 정상 보행 시 스탠스 단계의 지속 시간은 약 0.6초이므로,^[32] 하드웨어 사양에 따라 각 보폭에 대해 약 150,000개 압력 값이 기록된다.

5. 3. 신경 영상

직접적인 측정에는 시체 뇌 검사나, 최근에는 생존자를 대상으로 사용할 수 있는 자기 공명 영상(MRI)과 같은 영상 기술이 있다. 이러한 측정은 신경과학과 지능 연구에 사용된다.^[1] 뇌 부피 데이터 및 기타 두개골 계측 데이터는 주류 과학에서 현대 동물 종을 비교하고 고고학에서 인류의 진화를 분석하는 데 사용된다.^[1]

6. 응용 분야

인체측정학은 다양한 분야에서 활용되고 있다.

'''역학 및 의료 인류학''': 신장, 체중, 체지방률 등 다양한 신체 측정과 의학적 결과 간의 관계를 파악하고, 영양 실조 진단에 활용된다.
'''법의학 및 범죄학''': 법인류학에서 사망자의 신원 확인 및 생물학적 프로파일 생성에 사용된다. 예를 들어, 조상에 따라 두개안면의 특징(유럽/중동: 전돌증 거의 없음, 길고 좁은 얼굴, 좁고 눈물 모양의 비강 등; 아프리카: 넓고 둥근 비강, 현저한 얼굴 돌출; 동아시아: 작은 전돌증, 타원형 비강 등)이 다르므로, 이를 통해 개인의 조상을 추정할 수 있다.^[33]^[34]
'''인간 공학''': 장비, 시스템 및 작업 방식 설계를 통해 편안함, 건강, 안전 및 생산성을 향상시킨다. 신체, 인지, 조직, 환경, 시각 인간 공학 등 다양한 분야를 포함한다.^[35]^[36]
'''생체 인식''': 지문, 홍채 인식, 망막 스캔 등 개인의 특성을 식별하고 접근 통제 및 감시에 사용된다.^[37]^[38]^[39]

'''군사 연구''': 미군은 1945년부터 1988년까지 40차례 이상 군인들의 인체 측정 조사를 실시했으며, 1988년 육군 인체 측정 조사(ANSUR)에는 남녀 240가지 측정 항목이 포함되었다.^[1]
'''CAESAR 프로젝트''': 1997년 미 공군, NATO 등 정부 기관과 SAE 인터내셔널 등 산업체가 협력하여 다양한 사람들의 신체 치수 데이터를 수집하고 체계적으로 정리했다.^[41] 미국, 캐나다, 유럽 민간인 4,400명의 신체 데이터를 데이터베이스로 구축했으며, 3D 스캔 기술을 활용하여 신체 표면을 고해상도로 측정했다.^[42]^[43]
'''패션 디자인''': 의류 및 신발 제조에 인체 측정 데이터가 활용된다. 브래녹 장치와 같은 측정 장치를 사용하여 발 치수를 측정하고, 이를 통해 신발 사이즈를 결정하거나 맞춤 제작에 활용한다.^[1]

6. 1. 역학 및 의료 인류학

인체 계측은 역학 및 의료 인류학에서도 사용되며, 예를 들어 다양한 신체 측정(신장, 체중, 체지방률 등)과 의학적 결과 간의 관계를 결정하는 데 도움이 된다. 인체 계측은 자원이 부족한 임상 환경에서 영양 실조를 진단하는 데 자주 사용된다.

6. 2. 법의학 및 범죄학

법인류학자는 법적 환경에서 사람의 골격을 연구하여 생물학적 프로파일을 생성하고, 다양한 골격 분석을 통해 사망자의 신원을 확인하는 데 도움을 준다. Fordisc 프로그램을 사용하여 조상 결정과 관련된 두개안면 측정을 해석하기도 한다.^[33]

생물학적 프로파일 중 하나는 개인의 조상 친화력이다.^[33] 유럽 또는 중동 조상을 가진 사람들은 일반적으로 전돌증이 거의 없거나 전혀 없으며, 비교적 길고 좁은 얼굴, 이마에서 앞으로 튀어나온 눈썹 능선, 좁고 눈물 모양의 비강, "문턱"이 있는 비공, 탑 모양의 코뼈, 삼각형 모양의 구개, 각지고 경사진 눈구멍 모양을 가지고 있다. 아프리카 조상을 가진 사람들은 넓고 둥근 비강, 댐이나 비공 문턱 없음, 헛간 모양의 코뼈, 턱과 입 부분의 현저한 얼굴 돌출(전돌증), 직사각형 모양의 구개, 사각형 또는 직사각형 눈구멍 모양을 가진다. 동아시아 조상을 가진 사람들은 상대적으로 작은 전돌증, 비공 문턱이나 댐 없음, 타원형 비강, 텐트 모양의 코뼈, 말굽 모양의 구개, 둥글고 경사진 눈구멍 모양을 가지는 것이 특징이다.^[34] 이러한 특성은 특정 조상들 사이에서 빈도의 문제일 뿐이며, 하나 이상의 특성이 있다고 해서 자동적으로 개인을 특정 조상 그룹으로 분류할 수는 없다.

6. 3. 인간 공학

인간 공학 전문가는 장비, 시스템 및 작업 방식 설계를 위해 인간 요인에 대한 이해를 적용하여 편안함, 건강, 안전 및 생산성을 향상시킨다. 여기에는 다음이 포함된다.^[35]^[36]

신체 인간 공학: 인체 해부학, 생리학적 및 생체 역학적 특성과 관련됨
인지 인간 공학: 지각, 기억, 추론, 인간-컴퓨터 상호 작용, 정신적 작업 부하, 의사 결정, 숙련된 수행, 인간 신뢰성, 작업 스트레스, 교육 및 사용자 경험을 포함한 운동 반응과 관련됨
조직 인간 공학: 커뮤니케이션, 승무원 자원 관리, 작업 설계, 일정, 팀워크, 참여, 커뮤니티, 협력 작업, 새로운 작업 프로그램, 가상 조직 및 원격 근무의 지표와 관련됨
환경 인간 공학: 기후, 온도, 압력, 진동 및 빛의 영향을 받는 인간 지표와 관련됨
시각 인간 공학

6. 4. 생체 인식

생체 인식은 인간을 그들의 특성 또는 특징으로 식별하는 것을 말한다. 생체 인식은 컴퓨터 과학에서 식별 및 접근 통제의 한 형태로 사용된다.^[37] 또한 감시를 받는 그룹의 개인을 식별하는 데에도 사용된다. 생체 인식 식별자는 개인을 분류하고 설명하는 데 사용되는 독특하고 측정 가능한 특성이다.^[38] 생체 인식 식별자는 종종 생리적 특성과 행동적 특성으로 분류된다.^[39] 하위 분류에는 지문학과 소프트 생체 인식이 포함된다.

6. 5. 군사 연구 (미국)

미국군은 1945년부터 1988년까지 40차례가 넘는 미군 인원에 대한 인체 측정 조사를 실시했으며, 여기에는 남성과 여성을 대상으로 240가지 측정 항목이 포함된 1988년 육군 인체 측정 조사(ANSUR)가 포함되었다.^[1] 이러한 조사의 통계 데이터는 75,000명 이상의 개인을 포괄한다.^[1]

6. 6. CAESAR 프로젝트

CAESAR 프로젝트는 1997년 미국 공군 및 북대서양 조약 기구와 같은 정부 기관과 SAE 인터내셔널과 같은 산업체 간의 협력을 통해 시작되었다. 이 프로젝트의 주요 목표는 다양한 사람들의 신체 치수 데이터를 수집하고 체계적으로 정리하는 것이었다.^[41]

이 프로젝트를 통해 미국과 캐나다에서 2,400명, 유럽에서 2,000명의 민간인 신체 데이터가 수집되어 데이터베이스로 구축되었다. 이 데이터베이스에는 18세부터 65세 사이의 남녀의 신체 치수 변화량이 기록되어 있으며, 몸무게, 인종, 성별, 거주 지역, 사회 경제적 배경 등 다양한 요소를 고려하였다. 연구는 1998년 4월부터 2000년대 초까지 진행되었으며, 각 참가자는 서 있는 자세, 전신을 덮는 자세, 편안하게 앉은 자세의 세 가지 자세로 스캔을 받았다.

데이터 수집 방법은 표준화 및 문서화되어 데이터베이스를 지속적으로 확장하고 업데이트할 수 있게 되었다. 3D 표면 인체 측정 기술을 사용하여 신체 표면을 고해상도로 측정하였다. 이 기술은 몇 초 만에 인체 표면의 수십만 개 점을 3차원으로 캡처할 수 있다는 장점이 있다. 이는 줄자, 인체 측정기와 같은 기존 측정 도구에 비해 훨씬 발전된 방식이다. 3D 측정 데이터는 신체 표면 형태에 대한 자세한 정보를 제공할 뿐만 아니라, 컴퓨터 지원 설계(CAD) 또는 제조(CAM) 도구로 쉽게 전송할 수 있다. 또한, 측정자에 관계없이 스캔 결과의 표준화가 용이하다. 자동 랜드마크 인식(ALR) 기술을 사용하여 3D 신체 스캔에서 해부학적 랜드마크를 자동으로 추출했다. 각 참가자에게 80개의 랜드마크를 부착했으며, 100개 이상의 단변량 측정값을 얻었다. 이 중 60개 이상은 스캔을 통해, 약 40개는 전통적인 측정 방법을 통해 얻어졌다.

참가자들의 나이, 인종, 성별, 거주 지역, 교육 수준, 현재 직업, 가구 소득과 같은 인구 통계학적 정보도 함께 수집되었다.^[42]^[43]

6. 7. 패션 디자인

의류 및 신발 제조에는 인체 측정 데이터가 활용된다. 발 치수는 신발 제조 및 판매에 사용된다. 브래녹 장치와 같은 측정 장치를 사용하여 소매 신발 사이즈를 결정하거나, 맞춤 제작을 위해 발의 상세 치수를 결정할 수 있다.^[1]

참조

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