운동화: 러닝화 3개 중 1개는 충격 흡수 불량
- Business News / 문광주 기자 / 2025-05-19 22:09:11
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- 취미 러너들의 부상률은 매년 약 45%. 종종 신발이 부실하거나 잘 맞지 않기 때문
- 달리기 및 압축 테스트를 사용해 112개의 러닝화 또는 운동화의 충격 흡수력을 측정 평가
- 푸마, 아디다스, 아식스, 브룩스, 미즈노, 나이키 등 6대 제조업체와 18개의 다른 제품
- 신발 밑창의 38%가 뒤꿈치 부분이 과도하게 또는 부족하게 설계되었음을 확인
운동은 건강을 유지하고 젊음을 유지하며 다양한 질병을 예방한다. 물론 제대로만 한다면 말이다. 예를 들어, 달리기는 세계보건기구(WHO)에서 권장하는 신체 활동 중 하나이며 매우 인기가 높다. 그러나 취미로 러닝을 하는 사람들의 부상률은 매년 약 45%에 달한다. 따라서 달리기는 해로울 수도 있다.
이러한 문제는 종종 신발이 부실하거나 잘 맞지 않기 때문이다. 러닝화는 부상과 만성적인 과부하를 방지하도록 설계되어야 한다. 신발의 뒤꿈치 부분은 특히 중요하다. 달리는 동안 에너지의 일부를 흡수하고 충격을 완화하기 때문이다. 이는 다리의 근육과 관절을 보호한다. 하지만 최적의 압박감과 최대의 쿠셔닝을 보장하기 위해 뒤꿈치 부분의 소재는 너무 단단하거나 부드러워서는 안 된다.
핵심: 테스트 방법
스포츠용품 제조업체들은 러닝화의 충격 흡수력을 테스트한다. "현재 스포츠화의 뒤꿈치 부분을 테스트하는 기준은 최적이 아니다. 정확히 5J(줄)의 에너지 흡수량으로 테스트하기 때문이다. 하지만 모든 사람이 같은 방식으로 달리는 것은 아니므로, 모든 사람이 뒤꿈치가 땅에 닿을 때마다 5줄의 에너지를 생성하는 것은 아니다"고 바이로이트 대학교의 프란츠 콘스탄틴 푸스는 설명했다. 다른 테스트 방법들은 정확히 5,000N(뉴턴)이나 1,500N의 힘을 사용하지만, 이 또한 부분적으로만 대표성을 갖는다.
푸스와 그의 팀은 엄격한 테스트 값에 기반하지 않는 새로운 러닝화 테스트 방법을 개발했다. 이 방법은 먼저 흡수 에너지와 가해진 힘의 최적 비율, 즉 어깨 지점(shoulder point)을 계산한다. 이 지점에서 신발 밑창은 최소한의 힘으로 최대한 많은 에너지를 흡수한다. 변형률 ε, 응력 σ, 단위 부피당 에너지 W, 그리고 최대 비율 W/σ의 네 가지 매개변수를 사용하여 어깨 지점에서 신발의 거동을 평가할 수 있다. 연구진은 러너의 체격과 근력이 달리기 속도보다 더 중요하다는 것을 발견했다.
112개의 러닝화 테스트
연구진은 이 방법과 달리기 및 압축 테스트를 사용하여 112개의 러닝화 또는 운동화의 충격 흡수력을 측정하고 평가했다. 이 신발들은 푸마, 아디다스, 아식스, 브룩스, 미즈노, 나이키 등 6대 제조업체와 18개의 다른 제조업체에서 출시되었다. 브랜드별 가장 우수한 성능을 보인 제품은 푸마의 "룰브레이커", 나이키의 "에어맥스", 브룩스의 "고스트15", 미즈노의 "웨이브 라이더"였다. 전반적으로 62%의 신발이 좋은 성능을 보였다.
그러나 이 실험은 신발 밑창의 38%가 뒤꿈치 부분이 과도하게 또는 부족하게 설계되었음을 보여주었다. 이는 신발 밑창이 너무 단단하거나 너무 부드러워 충분한 쿠셔닝을 제공하지 못한다는 것을 의미한다. "이러한 설계 결함은 제조사 측에서 의도치 않게 발생한 것으로, 지금까지 최적의 테스트 방법이 없었기 때문이다. 하지만 이는 부상 예방을 위해 뒤꿈치 부분의 설계 및 구조에 대한 지침이 필요하다는 것을 보여준다"고 Fuss는 말했다.
더 나은 신발이 눈앞에
이번 연구 결과는 이제 러닝화의 디자인을 개선하고 더 안전한 러닝을 가능하게 하는 데 도움이 될 수 있다. 이론적으로, 이 계산을 통해 신발 밑창을 착용자에게 맞게 개별적으로 조정한 후 3D 프린팅을 통해 제작할 수도 있다. 이는 이미 보철물이나 보조기 분야에서 사용되고 있는 방식과 유사하다.
(Bioengineering, 2025; doi: 10.3390/bioengineering12050467)
출처: Universität Bayreuth
- 취미 러너들의 부상률은 매년 약 45%. 종종 신발이 부실하거나 잘 맞지 않기 때문
- 달리기 및 압축 테스트를 사용해 112개의 러닝화 또는 운동화의 충격 흡수력을 측정 평가
- 푸마, 아디다스, 아식스, 브룩스, 미즈노, 나이키 등 6대 제조업체와 18개의 다른 제품
- 신발 밑창의 38%가 뒤꿈치 부분이 과도하게 또는 부족하게 설계되었음을 확인
운동화: 러닝화 3개 중 1개는 충격 흡수 불량
발꿈치 부분은 충분한 쿠셔닝을 제공하지 못하는 경우가 많다.
충격 흡수 불량:
112개 일반 신발 브랜드를 대상으로 실시한 스트레스 테스트 결과, 판매되는 러닝화의 3분의 1 이상이 심각한 결함을 가지고 있는 것으로 나타났다. 그 결과, 많은 러닝화의 발꿈치 부분이 구조가 부실하여 충분한 쿠셔닝을 제공하지 못하는 것으로 나타났다. 이로 인해 사용자가 달리는 동안 부상을 입거나 발에 과도한 부담을 줄 수 있다. 이 결과는 이제 러닝화 디자인 개선에 도움이 될 수 있다.
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| ▲ 특히 신발 밑창의 뒤꿈치 부분은 좋은 쿠션감을 제공해야 한다. pixabay |
운동은 건강을 유지하고 젊음을 유지하며 다양한 질병을 예방한다. 물론 제대로만 한다면 말이다. 예를 들어, 달리기는 세계보건기구(WHO)에서 권장하는 신체 활동 중 하나이며 매우 인기가 높다. 그러나 취미로 러닝을 하는 사람들의 부상률은 매년 약 45%에 달한다. 따라서 달리기는 해로울 수도 있다.
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| ▲ 좋은 러닝화는 걸음걸이에 쿠션감을 제공한다. pixabay |
이러한 문제는 종종 신발이 부실하거나 잘 맞지 않기 때문이다. 러닝화는 부상과 만성적인 과부하를 방지하도록 설계되어야 한다. 신발의 뒤꿈치 부분은 특히 중요하다. 달리는 동안 에너지의 일부를 흡수하고 충격을 완화하기 때문이다. 이는 다리의 근육과 관절을 보호한다. 하지만 최적의 압박감과 최대의 쿠셔닝을 보장하기 위해 뒤꿈치 부분의 소재는 너무 단단하거나 부드러워서는 안 된다.
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| ▲ 수직 지면 반력 Fz(힘판 데이터)와 발바닥 압력(Moticon 깔창, Moticon ReGo AG, 뮌헨, 독일) 대비 10km/h로 발꿈치 착지 패턴으로 달리는 참가자의 시간; 압력 데이터는 발꿈치와 중앙/앞발 영역에 걸쳐 평균화(센서 영역으로 가중치 적용)되었다. 화살표는 Fz와 최대 발꿈치 압력 데이터의 정렬을 나타냅니다. PF1: 최대 힘 1, 즉 Fz 힘의 첫 번째 힘 최대값이다. (출처:관련논문 A New Method and Set of Parameters for Evaluating the Cushioning Effect of Shoe Heels, Revealing the Inadvertent Design of Running Shoes/Published: 28 April 2025) |
핵심: 테스트 방법
스포츠용품 제조업체들은 러닝화의 충격 흡수력을 테스트한다. "현재 스포츠화의 뒤꿈치 부분을 테스트하는 기준은 최적이 아니다. 정확히 5J(줄)의 에너지 흡수량으로 테스트하기 때문이다. 하지만 모든 사람이 같은 방식으로 달리는 것은 아니므로, 모든 사람이 뒤꿈치가 땅에 닿을 때마다 5줄의 에너지를 생성하는 것은 아니다"고 바이로이트 대학교의 프란츠 콘스탄틴 푸스는 설명했다. 다른 테스트 방법들은 정확히 5,000N(뉴턴)이나 1,500N의 힘을 사용하지만, 이 또한 부분적으로만 대표성을 갖는다.
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| ▲ 테스트 기계에서 발꿈치 부분의 쿠셔닝을 측정하는 테스트 운동화 중 하나. © Franz Konstantin Fuss |
푸스와 그의 팀은 엄격한 테스트 값에 기반하지 않는 새로운 러닝화 테스트 방법을 개발했다. 이 방법은 먼저 흡수 에너지와 가해진 힘의 최적 비율, 즉 어깨 지점(shoulder point)을 계산한다. 이 지점에서 신발 밑창은 최소한의 힘으로 최대한 많은 에너지를 흡수한다. 변형률 ε, 응력 σ, 단위 부피당 에너지 W, 그리고 최대 비율 W/σ의 네 가지 매개변수를 사용하여 어깨 지점에서 신발의 거동을 평가할 수 있다. 연구진은 러너의 체격과 근력이 달리기 속도보다 더 중요하다는 것을 발견했다.
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| ▲ 발뒤꿈치 압축에 대한 테스트 절차(Mizuno Wave Creation 12); P = 플런저; C = 압축 플레이트. |
112개의 러닝화 테스트
연구진은 이 방법과 달리기 및 압축 테스트를 사용하여 112개의 러닝화 또는 운동화의 충격 흡수력을 측정하고 평가했다. 이 신발들은 푸마, 아디다스, 아식스, 브룩스, 미즈노, 나이키 등 6대 제조업체와 18개의 다른 제조업체에서 출시되었다. 브랜드별 가장 우수한 성능을 보인 제품은 푸마의 "룰브레이커", 나이키의 "에어맥스", 브룩스의 "고스트15", 미즈노의 "웨이브 라이더"였다. 전반적으로 62%의 신발이 좋은 성능을 보였다.
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| ▲ 학습 과정의 흐름도; PF1: 피크 힘 1, Fz 힘의 첫 번째 힘 피크. |
그러나 이 실험은 신발 밑창의 38%가 뒤꿈치 부분이 과도하게 또는 부족하게 설계되었음을 보여주었다. 이는 신발 밑창이 너무 단단하거나 너무 부드러워 충분한 쿠셔닝을 제공하지 못한다는 것을 의미한다. "이러한 설계 결함은 제조사 측에서 의도치 않게 발생한 것으로, 지금까지 최적의 테스트 방법이 없었기 때문이다. 하지만 이는 부상 예방을 위해 뒤꿈치 부분의 설계 및 구조에 대한 지침이 필요하다는 것을 보여준다"고 Fuss는 말했다.
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| ▲ 3D 프린팅 중창을 사용한 신발 개발 과정: (a) Weaire-Phelan 단위 셀; (b) 중창의 3D 모델; (c) 3D 프린팅 중창; (d) 조립된 실험용 러닝화. |
더 나은 신발이 눈앞에
이번 연구 결과는 이제 러닝화의 디자인을 개선하고 더 안전한 러닝을 가능하게 하는 데 도움이 될 수 있다. 이론적으로, 이 계산을 통해 신발 밑창을 착용자에게 맞게 개별적으로 조정한 후 3D 프린팅을 통해 제작할 수도 있다. 이는 이미 보철물이나 보조기 분야에서 사용되고 있는 방식과 유사하다.
(Bioengineering, 2025; doi: 10.3390/bioengineering12050467)
출처: Universität Bayreuth
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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