시대인재

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 반려동물 유모차 연동형 브레이크 시스템

영문 : Mechanical brake linkage system for pet strollers

과제 팀명

시대인재

지도교수

박아영 교수님, 홍완식 교수님

개발기간

2025년 9월 ~ 2025년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 신소재공학부·과 2022610006 김용훈(팀장)

서울시립대학교 신소재공학부·과 2020450008 김경민

서울시립대학교 신소재공학부·과 2020450020 송민재

서울시립대학교 신소재공학부·과 2020450021 송재석

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

본 과제는 반려동물 유모차 이용 과정에서 발생하는 보호자의 신체적 부담과 반려동물의 탑승 스트레스를 동시에 해결하기 위한 자율 탑승 보조 시스템 개발을 목표로 한다.

본 시스템의 핵심은 접이식 탑승 램프와 브레이크 연동 구조를 하나의 기계식 장치로 통합하여, 전기적 장치 없이도 램프 전개 → 브레이크 자동 체결, 램프 수납 → 브레이크 자동 해제가 이루어지는 완전 기계식 자동 제동 시스템을 구현하는 것이다.

- 작동 개념

◇ 램프 전개 시: 내부 링크가 작동하여 후륜의 래칫 브레이크가 자동으로 체결됨

◇ 램프 수납 시: 동일 링크가 역동작하여 브레이크가 자동 해제됨

이를 통해 보호자의 사용 편의성·안전성을 향상시키고, 반려동물이 스스로 안전하게 유모차에 탑승할 수 있는 환경을 제공한다.

개발 과제의 배경

(1) 기존 문제점

최근 국내 반려동물 양육 인구는 약 28.6%로 증가하면서 반려동물 유모차 시장이 빠르게 확대되고 있다. 그러나 현재 시판 중인 대부분의 반려동물 유모차는 보호자가 반려동물을 직접 들어 올려 탑승시키는 방식으로 설계되어 있어, 여러가지 문제점이 발생하고 있다. 보호자는 반려동물을 들어올리는 반복적인 리프팅 동작으로 허리·무릎 등 관절에 부담이 발생할 수 있으며, 특히 노약자·근력이 약한 보호자는 안전사고 발생 위험도가 매우 높다. 또한 반려동물을 들어올리는 과정에서 옷에 털이 묻는 등 위생상의 불편이 발생한다.

(2) 개발 필요성

보호자의 신체적 부담을 줄이고 반려동물의 자율적 행동을 보장하는 동시에, 브레이크 연동을 통해 능동형 안전 시스템을 확보할 수 있는 새로운 유모차 시스템 개발이 필요한 상황이다.

개발 과제의 목표 및 내용

반려동물이 보호자 개입 없이 스스로 안전하게 유모차에 탑승할 수 있도록, 접이식 램프 및 브레이크 연동 기반의 기계적 탑승 보조 시스템을 구현하는 것을 목표로 한다.

- 기술 목표

I) 기계식 연동 메커니즘 구현: 램프의 슬라이딩 동작을 회전 운동으로 변환하여 래칫 브레이크를 제어하는 링크 구조 개발

II) 구조적 안정성 확보: 10kg 이하의 소형 반려동물이 탑승하거나 뛰어오르는 동적 상황에서도 변형이나 파손이 없는 램프 설계

III) 편안한 탑승 환경 조성: 소형견의 관절 건강을 고려한 25°의 완만한 경사각 및 미끄럼 방지 설계 적용

- 기능적 목표

I) 사용자 편의성: 성인 1인이 한 손으로 5초 이내에 램프 전개 및 수납이 가능한 직관적 구조

II) 배터리 방전이나 전자식 오작동 우려가 없는 기계식 설계를 통해 야외 환경에서의 신뢰성 확보

- 주요 개발 내용 및 시스템 구성

본 시스템은 안전 사고 방지를 위해 선제동, 후전개의 순차적 작동 방식을 활용하였다. 램프가 완전히 펼쳐지기 전에 브레이크가 먼저 체결되도록 설계하였으며, 램프 전개, 탑승 과정에서 발생할 수 있는 반려동물 유모차 밀림 현상을 차단하였다. 

- 단계별 상세 동작
I) 램프 커버 인출 및 자동 제동
 사용자가 유모차 하단의 램프 커버를 잡고 당김.
 램프 커버가 슬라이딩 레일을 따라 밖으로 나오는 동안, 커버와 연결된 막대/쇼크 업소버

커버가 최대 인출 지점에 도달하는 순간, 회전축 끝단의 잠금 장치(Pawl)이 바퀴 내부의 래칫 휠에 완전히 맞물려 제동이 체결됨.

II) 램프 전개 및 설치

유모차가 브레이크로 단단히 고정된 이후, 사용자는 커버 내부에 수납된 2단 접이식 램프를 당겨 펼침. 램프가 지면에 닿아 25°의 경사로가 형성되면 설치가 완료됨. 이미 브레이크가 체결되어 있는 상태이므로, 반려동물이 램프를 밟거나 뛰어오르는 충격이 가해져도 유모차는 움직이지 않음.

III) 램프 수납 및 자동 해제

반려동물 탑승 완료 이후, 램프를 접어 커버 안으로 밀어 넣음. 램프 커버를 유모차 안쪽으로 밀어 넣으면 램프 커버 연결부가 역방향으로 작동하여 Pawl을 들어 올림. 이에 따라 래칫 휠의 구속이 해제됨과 동시에 브레이크가 자동으로 해제됨. 주행 가능 상태로 변경됨

- 핵심 메커니즘
 램프가 수납된 커버의 이송 거리를 브레이크 작동 트리거로 활용함. 커버가 완전히 당겨지면 내부의 램프를 전개할 수 있는 구조이므로, 사용자가 램프를 사용할 때 제동이 걸리는 능동형 안전 시스템을 구현하였음.

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

• 전 세계적인 기술현황

1.1 국내 사례

시중에 판매되는 대부분의 반려동물 유모차는 별도의 램프 기능이 부재하다. 대다수의 반려동물 유모차는 기존 수동 풋브레이크 방식만을 적용하고 있으며, 램프 등 다른 기능과 연동되지 않는 단순 제동 장치만 탑재되어 있다. 

국내 유모차 시장의 주요 현황은 다음과 같다.
- 기존 브레이크 시스템: 보호자가 발로 밟아 조작하는 풋브레이크 방식
- 램프 부재: 대부분 제품에서 램프가 없어 반려동물의 자력 탑승 어려움
- 독립적 기능 구조: 램프가 있는 반려동물 유모차가 있더라도, 브레이크와 연동되지 않아별도의 브레이크 조작이 필요함
- 수동 조작: 사용자가 램프 전개 후 별도로 브레이크를 고정해야 하는 번거로운 과정 존재

1.2 해외 사례

국제 시장에서도 램프를 포함한 반려동물 유모차는 존재했으나, 브레이크를 자동으로 체결하는 시스템은 없다.

해외 주요 제품 분석:

1.3. 선행 특허 조사 및 기술 차별성 (1) 선행 특허 조사 본 과제와 관련된 핵심 키워드(Stroller brake, Linkage, Pet Ramp)를 기반으로 선행 기술을 조사하였다.

관련 특허: US 7735843 B2 (Stroller brake), EP 2303667 B1 (Braking device) 등.

분석 결과: 기존 특허들은 대부분 유모차의 '수동 브레이크 구조' 자체나 '단순 접이식 램프'에 국한되어 있다. 램프의 슬라이딩 전개 동작을 트리거(Trigger)로 하여 브레이크를 강제 구동하는 연동 메커니즘에 대한 특허는 발견되지 않았다.

(2) 특허 회피 및 기술적 차별성

본 과제는 기존 기술의 한계를 극복하기 위해 다음과 같은 차별화된 기술 전략을 수립하였다.

인적 오류(Human Error) 차단: 램프 사용 시 보호자가 브레이크를 체결하는 것을 잊는 실수를 구조적으로 방지하는 안전장치 개념을 도입하였다.

완전 기계식 연동: 기존의 고가 전동 휠체어 등에서 사용되는 전자식 제어(센서, 모터) 대신, 물리적 링크와 래칫 구조를 적용하여 비용을 절감하고 유지보수 편의성을 극대화하였다.

(3) 시장성 분석 (SWOT)

시장상황에 대한 분석

1. 경쟁제품 조사 비교

현재 반려동물 유모차 시장은 램프의 유무와 브레이크 연동 여부에 따라 크게 세 가지 그룹으로 분류할 수 있습니다. 본 과제(시대인재 팀)의 제품은 기존 제품들의 안전상·편의상 한계를 기술적으로 극복하여 차별적 우위를 점하고 있습니다.

기존 일반 유모차 (Low-End ~ Mid-Range)

특징: 시중 판매 제품의 대부분을 차지하며 별도의 램프가 없고, 사용자가 발로 조작하는 수동 풋브레이크 방식을 사용합니다.

한계점: 반려동물을 탑승시키기 위해 보호자가 직접 들어 올려야 하므로 허리와 무릎 등 관절에 신체적 부담을 줍니다. 또한, 브레이크를 미리 체결하지 않고 탑승시킬 경우 유모차가 밀려 낙상 사고가 발생할 위험이 큽니다.

별도 램프 보유 유모차 (Competitors: Petique, HPZ 등)

특징: Petique의 'Apollo Pet Stroller'나 HPZ의 'Pet Rover Titan HD'와 같이 차량 탑승용 램프나 대형 유모차에 램프가 포함된 제품들이 존재합니다.

한계점: 램프가 존재하지만 브레이크 시스템과 기계적으로 연동되어 있지 않습니다. 사용자가 램프를 펼친 후 반드시 별도로 브레이크를 밟아야 하므로, 이 과정을 잊을 경우 안전사고의 위험이 여전히 존재하며 번거로움이 있습니다.

본 기술 개발 제품 (Proposed Product)

특징 (차별성): 유모차 하단 슬라이딩 램프와 래칫 브레이크가 기계적으로 완전 연동되는 시스템입니다.

경쟁 우위:

인적 오류 차단: 램프를 펼치는 단일 동작만으로 브레이크가 강제 체결되므로, 보호자의 조작 실수로 인한 미끄럼 사고를 원천 차단합니다.

무전원 기계식 설계: 배터리나 전자가 필요 없어 오작동 위험이 적고 내구성이 뛰어납니다.

편의성 및 디자인: 램프가 하단에 내장되어 수납이 컴팩트하고 외관이 깔끔하며, 보호자의 신체적 부담이 전혀 없습니다.

2. 마케팅 전략 제시

본 제품은 '안전 자동화'와 '반려동물 및 보호자의 건강(Welfare)'을 핵심 가치로 내세워 프리미엄 펫 모빌리티 시장을 공략합니다.

Targeting (핵심 타겟층 설정)

펫부머(Pet-Boomer): 신체적 부담(허리, 무릎)으로 인해 반려동물을 안아 올리기 힘든 고령층 보호자를 최우선 타겟으로 설정하여, '힘들지 않은 산책'을 강조합니다.

노령견 및 관절 질환 견주: 슬개골 탈구 예방 및 관리가 필요한 소형견주를 대상으로, '스스로 오르내리는 램프'의 건강상 이점을 소구합니다.

Positioning (가격 및 포지셔닝 전략)

프리미엄 안전 포지셔닝: 램프 기능이 없는 기존 프리미엄 유모차 대비 30~40% 높은 45~50만 원 선으로 가격을 책정합니다.

가치 제안: 단순한 이동 수단이 아니라, "자동 안전사고 방지 시스템"이라는 독보적인 기술적 가치를 부각하여 가격 저항을 낮춥니다.

Promotion (홍보 및 커뮤니케이션 전략)

핵심 메시지 전달 (Key Catchphrase): 소비자의 불안 요소를 해결하는 직관적인 메시지를 사용합니다.

"램프를 펼치면, 브레이크 체결" (안전사고 원천 차단 강조)

"스스로 오르내리는 산책, 반려견 슬개골 건강까지" (반려동물 복지 강조)

"안아주다 '삐끗', 이젠 안녕" (보호자 관절 보호 강조)

신뢰성 확보: 동물병원과 MOU를 체결하여 수의학적 관점(슬개골 탈구 예방)에서의 추천 마케팅을 진행하고, 실제 60대 이상 보호자를 대상으로 한 실사용 테스트 영상을 통해 조작 편의성을 입증합니다.

Product Strategy (제품 차별화 전략)

특허 기반 기술 방어: '램프-브레이크 연동형 전개 시스템'이라는 새로운 기술 영역에 대한 특허 전략을 통해 유사 제품의 진입 장벽을 구축합니다.

범용적 디자인: 슬라이딩 램프를 내장형으로 설계하여 평상시에는 일반 유모차와 동일한 심미성을 유지함으로써 디자인을 중시하는 소비자층까지 흡수합니다.

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

- 능동형 안전 시스템 확보
램프 전개 동작을 통해 브레이크 체결로 이어지는 강제 연동 메커니즘은 보호자의 부주의로 인한 미끄럼 사고를 차단할 수 있음.

- 무전원 기계식 작동: 전자 센서나 배터리 없이 링크와 래칫 구조만으로 신뢰성 높은 제어 시스템 구현, 전원 방전 및 오작동 위험이 업는 높은 내구성을 입증함.

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

- Universal Design 
허리나 무릎 관절이 약한 고령층 및 여성 보호자가 큰 힘을 들이지 않고 반려동물을 탑승시킬 수 있어, 교통 약자의 반려동물 양육 접근성 향상이 예상됨. 

- 반려동물 복지 및 안전 문화 기여
반려동물이 스스로 안전하게 탑승하는 방식을 훈련, 탑승 과정에서 예상되는 낙상 사고나 관절 부상 위험이 줄어들 것이고, 이는 곧 반려동물 생애주기 전반의 건강 관리에 기여하는 것이 될 것으로 보임.

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

구성원 및 추진체계

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

설계 개요

◇ 본 설계는 반려동물 유모차 사용 시 발생하는 보호자의 신체적 부담 및 안전사고 위험을 최소화하기 위한 기계식 자동 제동 연동 시스템을 제안함

◇ 경사면(램프)을 전개하면 래칫 브레이크가 기계적으로 자동 체결·고정되어, 별도의 제동 조작 없이 유모차가 안정적으로 고정됨

◇ 램프와 브레이크가 연동되어 작동하므로, 노약자나 거동이 불편한 보호자도 적은 힘으로 안전하고 편리하게 반려동물 유모차를 사용할 수 있음

◇ 전원 공급이 필요 없는 단순 기계식 구조로, 오작동 위험이 적고 내구성이 높음

문제 정의

◇ 기존 반려동물 유모차는 램프가 없어 보호자가 반려동물을 직접 안아 올려야 하므로, 허리·무릎 등에 과도한 부담이 발생하고 낙상 위험이 존재함

◇ 반려동물을 안는 과정에서 털, 오염물질 등이 옷에 묻어 위생적인 불편이 발생함

◇ 제동장치가 수동 조작 방식이기 때문에, 주차 시 미세한 이동이나 미끄러짐으로 인한 안전사고 가능성이 있음

시스템 구성

◇ 주요 구성요소: 램프, 래칫 브레이크, 쇼바, 스프링 등

◇ 램프가 일정 각도 이상 전개되면, 쇼바와 연동된 차축이 회전하면서 브레이크 톱니가 자동 체결됨

◇ 램프 전개 시 자동 주차 기능이 작동하여 유모차가 즉시 고정되며, 반려동물이 탑승하는 동안에도 안정적 상태를 유지함

◇ 반려동물이 램프 위로 올라가면서 하중이 가해질수록 브레이크 체결력이 강화되어 제동 안정성이 향상됨

◇ 램프를 다시 수납할 경우, 연동된 브레이크가 자동 해제되어 주행이 가능함

◇ 별도의 전기적 부품 없이 순수 기계적 연동만으로 작동하여, 유지보수가 용이하고 신뢰성이 높음

설계 의의 및 기대 효과

◇ 본 설계는 램프 전개 동작만으로 자동 제동이 이루어지는 기계식 자동 제동 연동 시스템을 구현함

◇ 전원 공급이 필요 없는 구조로, 배터리 방전이나 전자식 고장 우려가 없으며 야외 환경에서도 안정적으로 작동함

◇ 보호자의 신체적 부담을 최소화하고, 반려동물과의 직접 접촉을 줄여 위생 문제를 개선함

◇ 반려동물이 안전하게 탑승·하차할 수 있어 이동 중 낙상이나 전도 위험을 예방함

◇ 결과적으로 안전성, 편의성, 위생성을 동시에 확보하여, 모든 연령층의 사용자가 접근 가능한 보편적 설계(Universal Design) 실현 가능

본 설계는 램프 전개 동작만으로 후륜 브레이크가 자동 체결되는 기계식 자동 제동 연동 시스템 기반으로 함. 램프, 래칫 브레이크, 스프링으로 구성된 단순 기계 구조를 통해 전원 공급 없이 작동함. 반려동물의 탑승, 하차 과정에서 유모차의 이동 방지, 보호자의 안전, 편의성뿐만 아니라 반려동물의 안전을 확보함. 

시스템 구성도

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

관련사업비 내역서

1. 물품검사(수) 내역서

2. 물품 사진 반려동물 유모차

합판

공업용 쇼바 (쇼크 업소버)

U자형 클램프

파일:시대인재10 황동봉

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용