충격흡수용 마라톤화(Cushioned Shoes) 개발을 위한 중창·하지의 충격흡수기능 연구 -마라톤화 연구의 과거 & 현재를 중심으로- A Study for impact absorption function of midsole in Cushioned Marathon Shoes원문보기
The purpose of this study was to analyze impact absorption function of midsole in cushioned marathon shoes. The foot is made up of a complex interaction of bones, ligaments, and muscles. These structures help the foot alternate between being a mobile, flexible adaptor and a stable rigid lever. The f...
The purpose of this study was to analyze impact absorption function of midsole in cushioned marathon shoes. The foot is made up of a complex interaction of bones, ligaments, and muscles. These structures help the foot alternate between being a mobile, flexible adaptor and a stable rigid lever. The foot is broken down into two functional parts, the forefoot and the rearfoot. Cushioned marathon shoes for high arches have generous cushioning for efficient and high-mileage runners. Cushioned marathon shoes are made for feet that have high arches or no excessive motion and don't roll inward or roll outward. This condition is known as underpronation. Especially, Cushioned marathon shoes are designed to reduce shock and generally have the softest (or most cushioned) midsoles and the least medial support. They are usually built on a semicurved or curved last to encourage foot motion, which is helpful for underpronators (who have rigid, immobile feet). Cushioning marathon shoes recommended for the high-arched runner, whose foot may roll outward (supinate) rather than the natural slight inward roll, or whose feet may be relatively rigid. Cushioning shoes emphasize flexibility and usually are built on a curved or semicurved last to encourage a normal motion of the foot. Cushioning shoes usually offer no medial (inner foot) support. Cushioned marathon shoes have the single-density midsole, which is stable and relatively firm for a cushioned shoe, stays the same. But the forefoot is more rounded, and the rearfoot now includes a new and supportive rearfoot cradle. A foam midsole, perhaps with layers of different densities, to provide cushioning and shock absorption. EVA (ethylene vinyl acetate) and PU (polyurethane), the materials from which these foams usually are made. EVA is slightly softer than PU. EVA and PU may be layered together in a shoe, or a shoe may have more than one density of EVA.
The purpose of this study was to analyze impact absorption function of midsole in cushioned marathon shoes. The foot is made up of a complex interaction of bones, ligaments, and muscles. These structures help the foot alternate between being a mobile, flexible adaptor and a stable rigid lever. The foot is broken down into two functional parts, the forefoot and the rearfoot. Cushioned marathon shoes for high arches have generous cushioning for efficient and high-mileage runners. Cushioned marathon shoes are made for feet that have high arches or no excessive motion and don't roll inward or roll outward. This condition is known as underpronation. Especially, Cushioned marathon shoes are designed to reduce shock and generally have the softest (or most cushioned) midsoles and the least medial support. They are usually built on a semicurved or curved last to encourage foot motion, which is helpful for underpronators (who have rigid, immobile feet). Cushioning marathon shoes recommended for the high-arched runner, whose foot may roll outward (supinate) rather than the natural slight inward roll, or whose feet may be relatively rigid. Cushioning shoes emphasize flexibility and usually are built on a curved or semicurved last to encourage a normal motion of the foot. Cushioning shoes usually offer no medial (inner foot) support. Cushioned marathon shoes have the single-density midsole, which is stable and relatively firm for a cushioned shoe, stays the same. But the forefoot is more rounded, and the rearfoot now includes a new and supportive rearfoot cradle. A foam midsole, perhaps with layers of different densities, to provide cushioning and shock absorption. EVA (ethylene vinyl acetate) and PU (polyurethane), the materials from which these foams usually are made. EVA is slightly softer than PU. EVA and PU may be layered together in a shoe, or a shoe may have more than one density of EVA.
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문제 정의
본 연구에서는 마라톤화용 중창(midsole) 물성 소재 차이에 따른 충격흡수 및 경도차를 파악하기 위하여 현재 국외에서 개발, 마라톤화에 사용되고 있는 중창 소재 A, B, C의 특성을 분석하였다.
본 연구에서는 이와 같이 충격흡수 기능을 가진 마라톤화의 기능성 연구가 국외에서 지속적으로 이루어지고 있으며, 이 분야에 대한 국내 연구와 국외 연구 능력간의 격차가 점점 더 발생하고 있는바, 이의 선행연구와 연구 결과를 고찰함으로서 국내에서의 고기능성 충격흡수 마라톤화 · 런닝화 개발을 위한 기초 자료로 삼고자 한다.
이것은 뼈, 인대, 연골등과 같은 신체적 구조에서의 자연 감쇠와 발목의 회내, 회외 동작이나 무릎의 각도등과 같은 스프링 역할을 하는 신체 동작에서 볼 수 있다. 본 연구에서는 인간의 몸이 런닝에서 발뒤꿈치의 지면접촉시 발생하는 충격에 대하여 신체가 어떠한 정도로 충격을 감쇠하는가를 문헌적으로 고찰하였으며, 충격흡수용 물성 A, B, C를 정량적으로 측정하였다.
제안 방법
국내 B사에서 마라톤화 개발을 위하여 중창 후족 부위에 초탄성 충격흡수용 소재를 삽입하여 초탄성 신소재를 개발해 새롭게 러닝화한 제품을 개발하였다. "'플러버 360'이 다른 탄성소재들보다 충격흡수력이 120%~160%정도 뛰어날 뿐만 아니라 무게는 1/2이상 가벼운 게 특징"이라고 연구개발결과가 보고되었는데, 국내 마라톤화 후족 부위의 개발시 탄성을 삽입하게 되면 충격흡수력이 약화되어 운동역학적인 기능관점에서 보면 바뀐 결과가 되어 버린다.
그러나 이 신발에는 EVA 스폰지를 두껍게 잘라 중창으로 사용하고 고무로 된 밑창은 되도록 얇게 하여 경량성과 충격흡수를 극대화시컸다. 그리고 중창도 18도 정도의 각을 주어 밑면이 윗면보다 넓게 설계함으로서 위에서 아래로 가해지는 충격을 분산시킬 수 있도록 설계하였다. 당시로서는 놀랄 정도의 혁신적인 마라톤화, 런닝화가 탄생한 것이었다.
1970년대 미국에서는 새로운 스타일의 마라톤화, 런닝화들이 개발되고 있었다. 두 겹의 얇은 나일론 사이에 4mm우레탄 폼을 넣은 갑피를 사용하여 경량성을 극대화하면서 동시에 발에 닿는 촉감을 좋게 하였다. 당시에 사용되던 가죽이나 두꺼운 직물에 비하면 경량성에서 뚜렷한 차별성을 보여주었다.
피실험자들은 서로 다른 지면상에 서로 다른 신발을 신고 평균 약 4m/s의 속도로 고정된 보폭회수로 달렸다. 분석은 10회의 지면접촉 때의 가속도의 크기를 측정하였다. 피험자는 맨발로, 스파이크가 있는 신발, 혹은 얇거나 두꺼운 창을 가진 신발을 신고 달렸다.
중창 충격흡수기능을 위하여 충격흡수기능의 물성 A, 물성 B, 물성 C를 분석하였다.
런닝화의 충격(impact force)테스트와 관련한 첫 번째 측정은 1972년에 수행되었다. 측정은 5명의 피실험자의 발 후족(heel), 무릎, 머리부분에 가속도계를 부착하여 수집되었다. 피실험자들은 서로 다른 지면상에 서로 다른 신발을 신고 평균 약 4m/s의 속도로 고정된 보폭회수로 달렸다.
대상 데이터
영국 글래스고우 출신이며, 보스톤 마라톤대회 후견인이었던 Jock Semple 는 Spalding사 마라톤 화를 착용하고서 1926년 필라델피아에서 그의 첫 마라톤 대회에 참가하였다. 그리고는 Spalding사 마라톤화에 대해서 세계 최초로 리콜(recall)를 요구하였는데, 그는 “Spalding사 마라톤화는 나의 마라톤대회에서는 착용하기 불편한 신발이었다”라고 하였다.
분석은 10회의 지면접촉 때의 가속도의 크기를 측정하였다. 피험자는 맨발로, 스파이크가 있는 신발, 혹은 얇거나 두꺼운 창을 가진 신발을 신고 달렸다. 이것은 시장에 부드러운 창을 가진 런닝화가 나타나기 시작인 시점을 반영한다.
이론/모형
경기 운영진이 거의 부축한 상태로 결승점을 통과했는데 이에 대해 미국측에서 크게 반발했고, 피에트리는 결국 실격 처리되었다. 따라서 금메달은 미국의 존 헤이즈에게 돌아갔다 ;
표 5에서와 같이 경도(hardness)는 물성 A가 88-87, 물성 B가 88, 물성 C가 91-92로 나타났으며, 실험 테스트 방법 ASTM(America Standard Testing & Material) D2240에 따랐다.
성능/효과
(1) 중창 경도측정결과 실험용 물성 A가 87-88로 물성 B의 88, 물성 C의 91-92보다 더 적게 나타났다.
(2) 중창소재의 부드러운 면에서는 물성 A가 57, 물성 B의 62, 물성 C의 59-60으로 나타나 물성 A가 제일 우수한 것으로 나타났다.
(3) 중창밀도측정결과 물성 A가 886, 물성 B가 886, 물성 C가 942로 물성 A, B가 C에 비해 상대 적으로 우수한 것으로 나타났다.
경도결과 물성 A 중도가 87-88로 나타나 제일 우수한 것으로 나타났다.
소재의 부드러운 면에서 물성 A가 57로 물성 C가 59-60, 물성 B의 62보다 더 부드러운 것으로 나타났다.
연구결과 물성 A는 물성 C보다 경량하며 더 부드러운 것으로 나타나 충격흡수용 마라톤화 물성 사용에 적합한 것으로 나타났다.
이것은 실험적 벙법이 이론적인 것보다 더 우수하다는 것은 아니다. 이론적 지식이 부족하기 때문에 그것은 실험적 방법이 종종 런닝에 포함된 동작, 힘, 토크에서 좋은 것으로 사용된다는 것을 제안한다.
후속연구
서로 다른 종류의 큐션소재간의 관계와 안정성과 효율성과 관련한 2가지 종류의 충격력간의 관계를 연구가 향후 좀 더 집중적으로 연구되어져야 할 것으로 보인다.
이는 후족 부위의 점성소재 사용, 전족 부위의 탄성소재 사용이라는 캘거리 대학교 Nigg등의 연구결과와는 정반대되는 연구결과을 내놓은 것이다. 이 부분은 추후 연구관련 문헌들을 보강하여 연구되어야 할 것으로 보인다.
중창의 충격흡수는 스포츠바닥재와 상관관계를 이루고 있어 중창과 스포츠바닥재와의 관계규명에 관한 추후 연구가 필요할 것으로 사료된다.
참고문헌 (36)
Barnes RA, Smith PD.(1994). The role of footwear in minimizing lower limb injury. J Sports Sci 12, 341-353.
Finestone A. et al.(1992). A prospective study of the effect of the appropriateness of foot-shoe fit and training shoe type on the incidence of overuse injuries among infantry recruits. Mil Med 157(9), 489-490.
Kaufman KR, et al.(1999). The effect of foot structure and range of motion on musculoskeletal overuse injuries. AJSM 27(5), 585-593.
Komi PV, Gollhofer A, Schmidtbleicher D, Frick U.(1987). Interaction between man and shoe in running: Considerations for a more comprehensive measurement approach. Int J Sports Med 8, 196-202.
Milgrom C et al.(1998). A comparison of the effect of shoes on human tibial axial strains recorded during dynamic loading. Foot and Ankle Int 19(2), 85-90.
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