Research and Clinical Achievements

Author: Seyong Jung, Quang Van Duong, Juntae Kim, Giuk Lee, Seung Tae Choi

Journal: International Journal of Precision Engineering and Manufacturing

Published date: 2026.04
Link: https://link.springer.com/article/10.1007/s12541-025-01388-2

DOI: 10.1007/s12541-025-01388-2

 본 연구는 일반적인 압저항 센서만으로 발바닥 압력과 전단 응력을 함께 측정하는 간단하고 확장 가능한 인솔 센서를 제안했습니다. 대부분의 인솔 센서는 수직 압력만 재기 때문에, 자세 불균형과 움직임 평가에 중요한 전단 응력은 거의 측정되지 않았습니다. 각 센서 모듈은 인솔 면과 나란히 놓은 센서 1개와 앞·뒤·좌·우로 45° 기울인 센서 4개로 이루어지며, 유연한 폴리이미드 기판에 만들어 PET 필름 고정구로 기울기를 유지하고 UV 경화 수지로 감쌌습니다.

 연구진은 수직·전단 압축 시험으로 방향에 따른 센서 반응을 확인하고, 유한요소해석으로 압축 중 센서의 위치와 방향 변화를 검증해 실험 결과와 비교했습니다. 다섯 센서의 신호 차이를 분석해 전단 응력의 크기와 방향을 추정했고, 모듈 4개를 넣은 인솔로 트레드밀 걷기와 달리기를 시험한 결과 발바닥 압력과 전단 응력을 실시간으로 검출할 수 있었습니다. 연구진은 이 시스템이 스포츠와 임상 현장의 보행 분석, 운동 수행 모니터링, 부상 위험 평가, 재활에 활용될 수 있다고 밝혔습니다.

This study presents a simple and scalable method to measure plantar pressure and shear stress simultaneously using conventional piezoresistive sensors. Most insole sensors detect only normal pressure, leaving shear stress, which is critical for assessing postural imbalance and movement dynamics, largely unmeasured. Each sensor module consists of one sensor oriented parallel to the insole surface and four tilted at 45° in the forward, backward, left, and right directions, fabricated on a flexible polyimide substrate, held at their angles with polyethylene terephthalate film fixtures, and encapsulated with UV-curable resin.

Vertical and shear compression tests characterized the orientation-dependent sensor responses, and finite element analysis verified the sensors' positional and orientational changes during compression. By analyzing the differential signals from the five sensors, the magnitude and direction of shear stress were inferred. Four modules embedded in an insole were tested during treadmill walking and running, demonstrating real-time detection of both plantar pressure and shear stress, with potential applications in gait analysis, athletic-performance monitoring, injury risk assessment, and rehabilitation.

Funding information: 

Chung-Ang University research grant in 2022

Technology Innovation Program (Industrial Strategic Technology Development Program) funded by the Ministry of Trade, Industry & Energy (MOTIE, Korea)

• Grant No. 20007058