거꾸리 건강신발에 과학을 더하다!

* 자세한 내용은 자료실에 있습니다.

Ⅰ 연구목표 및 내용

1. 연구목표

- 썬헬스컴퍼니 개발 건강관리 신발에 대한 근전도 분석을 통한 생체

역학적 기능성 검증

- 썬헬스컴퍼니 개발 건강관리 신발에 대한 평가를 위해 아래와 같이

생체역학적 성능평가를 실시하며, 이는 전문 평가 장비를 통한 개발

제품의 기능성을 평가하고 향후 제품 개발에 중요한 자료로 제공하고자 함

2. 연구내용

- 썬헬스컴퍼니 개발 건강관리 신발과 대조군 신발 착용 후 보행 및 정적균형

유지 시 하지 근육 및 체간 근육의 근육 활성도(Muscle activation) 측정을

통한 근력의 발생량 측정 및 분석

- 썬헬스컴퍼니 개발 건간관리 신발과 대조군 신발 착용 후 정적균형 및 보행

시 나타나는 근육 활성도 측정 및 분석을 통한 근력의 발생량 비교 분석

표 1. 생체역학적 성능평가 항목 

Ⅱ 생체역학적 성능평가 방법

1. 실험에 사용된 신발

- 본 실험에서는 썬헬스컴퍼니 건강관리 신발 Type A와 대조군 신발

Type B 총 2종에 대하여 분석을 실시하였으며, 신발 사이즈는 Type A

는 프리사이즈(Free Size), Type B는 270 mm였음

- 썬헬스컴퍼니 건강관리 신발 Type A의 좌발 1편 무게는 298.14 g,

대조군 신발Type B의 좌발 1편 무게는 130.02 g으로 나타남

2. 실험 참가자

- 썬헬스컴퍼니 건강관리 신발의 생체역학적 성능평가에 참여한 실험 참

가자는 신경학적질환, 근골격계질환 및 상해 경험이 없으며 발의 형

태학적 변형이 없는 신체 건강한 남성 실험 참가자 10명을 대상으로 실시

- 실험 참가자의 평균 연령은 23.5±1.4 yrs, 신장 175.5±2.4 cm, 체중

75.0±7.2 kg 그리고 신발사이즈 270.0±0.0 mm로 나타남

표 2. 생체역학적 성능평가 실험 참가자 정보

3. 근전도 측정 및 분석 방법

- 근력측정 방법으로 주관적 평가 방법인 MMT(Manual Muscle Test)와

객관적 평가방법인 등속성 검사(Isokinetic Test) 장비 등의 근력측정

장비를 활용한 측정방법이 있으나, 보행이나 특정 활동 시 실시간으로

나타나는 개별 근육의 활성 유무를 평가할 수 있는 방법은 근전도 검사가

가장 객관적 근력 측정방법으로 알려져 있음

- 근전도 검사를 통한 근육 활성도 측정 및 분석은 근육의 이완 및 수축

운동 시 나타나는 생체전기 신호를 근전도 주파수 분석을 통하여 근육

수축의 양, 크기 등을 측정 분석하는 방법임

- 근육 활성도 평가를 통해 운동 부하의 크기를 평가할 수 있음

- 근육 활성도 측정은 보행과 정적균형 유지 시 하지 및 체간에서 사용

되는 근육 중 가장 크고 외부에 잘 나타나 있으며 이러한 활동에 관

여도가 높은 6가지 근육 부위를 측정하여 비교 분석

가. 근육 활성도 측정 근육 정의

1) 전경골근(Tibialis Anterior)

- 보행 시 발목관절에서 가장 효과적이고 강한 발등 굽힘을 일으킴

- 균형 유지 시 비복근과 길항근으로 작용하며 기저면에 무게중심을

유지하는 중요한 근육

2) 비복근(Gastrocnemius)

- 보행 시 발목관절에서 가장 효과적이고 강한 저측 굽힘을 일으킴

- 균형 유지 시 전경골근과 길항근으로 작용하며 기저면에 무게중심을

유지하는 중요한 근육

3) 외측광근(Vastus Lateralis)

- 보행 시 무릎관절 폄을 하는데 중요한 역할을 수행

- 균형 유지 시 햄스트링과 길항작용하며 슬관절의 안정성 조절에 관여

하는 근육

4) 햄스트링(Hamstring)

- 보행 시 무릎관절 굽힘을 하는데 중요한 역할을 수행

- 균형 유지 시 대퇴사두근과 길항작용하며 슬관절의 안정성 조절에

관여하는 근육

5) 복직근(Rectus Abdominis)

- 체간근육의 하나이며 체간의 굽힘을 하는데 중요한 역할을 수행

- 척추기립근과 길항작용하며 보행과 균형 유지 시 체간의 안정성 유

지에 관여하는 근육

6) 척추기립근(Erector Spinae)

- 체간근육의 하나이며 체간의 폄을 하는데 중요한 역할을 수행

- 복직근과 길항작용하며 보행과 균형 유지 시 체간의 안정성 유지에

근육에 관여하는 근육

나. 근육 활성도 분석

- 근육 활성도(Muscle Activation)란 근육 운동 단위 집합체의 총체적인

시너지 활동을 정량적으로 분석할 수 있는 측정방법

- 각 개별 실험참가자 간 근전도 진폭을 비교할 때 진폭정보(Root

Mean Square, RMS)는 실험참가자의 나이, 성별, 근육단면의 크기, 피부

두께 등 개별성에 의해 영향을 받으므로 정규화(Normalizaion) 과정이

필요

- 근전도 분석에서 보편적으로 사용되는 정규화과정은 %MVIC(Maximum

Voluntary Isometric Contraction)와 %RVC(Reference Voluntary

Contraction) 가 있으며 본 실험에서는 %RVC 값을 채택

- %MVIC와 %RVC 두 가지 방법은 모두 어떤 기준 값을 정하고 그

값의 몇 퍼센트(%) 수준의 근육 활성이 나타나는지 파악하는 것으로

%MVIC는 해당 근육의 최대 등척성 수축 값을 기준으로 하며

%RVC는 특정 동작을 취했을 때의 진폭정보(RMS) 값을 기준으로 함

- 신체 건강한 실험 참가자의 보행 및 정적균형 유지 시 근육 활성도

를 측정하고자 할 시에는 데이터의 민감성을 높이기 위한 정규화 과정

으로 %RVC값을 채택하는 것이 보편적임

다. 근육 활성도 측정 및 분석 장비

- 미국 Noraxon 사의 TeleMyo DTS Telemetry, Noraxon XP 상용 소

프트웨어 사용

- 전극으로부터 직접 데이터 전송

- EMG와 그 외 다른 생체역학적 센서 작동 가능

- 다양한 전극 사용 가능, 고품질 와이어 사용

- 재전송 옵션을 가지는 휴대 가능한 수신기, 100 m까지 전송 가능

- 플래시 메모리 카드를 통한 데이터 로거, 4 ~ 32 채널로 구성

- 전용 하드웨어와 소프트웨어 사용, 연결 케이블이 없는 간편한 측정

라. 근육 활성도 측정 실험방법 및 절차

- 측정 시 데이터의 노이즈를 줄이기 위하여 측정 근육의 미세모 제거

및 알코올 솜을 이용하여 피부 세척 실시 후 표면전극 부착

1) 특정동작 RMS(Reference Contraction Data) 측정

- 근전도 측정에 앞서 실험 참가자는 의자에 앉아 최대한 몸을 이완한

상태에서 10초 간의 근육 활성도 값을 측정

2) 정적균형 유지 시의 RMS(Voluntary Contraction Data) 측정

- 정적균형 유지 시의 하지 근육 활성도를 측정하기 위하여 실험 참가자

는 각 실험 신발을 랜덤(Random) 착용하고 트레드밀 상에서 편안하게

정적 균형을 유지하는 20초 간의 RMS 값을 측정하여 그 평균값을 채택

- 측정 시 균형의 안정화가 이루어진 후 데이터를 수집하였으며, 3회

반복측정 하였음. 또한 각 측정 간 충분한 휴식시간 제공

- 정적 균형 유지를 잡기 위한 실험 조건은 다음과 같음

▸앞꿈치 : 개발 신발을 착용하고 신발 앞꿈치로 지지하며 정적균형을

유지하는 상태

▸뒤꿈치 : 개발 신발을 신발 착용하고 뒤꿈치로 지지하며 정적균형을

유지하는 상태

▸대조군 : 대조 신발을 착용하고 정적균형을 유지하는 상태

3) 보행 시의 RMS(Voluntary Contraction Data) 측정

- 보행 시의 근전도 데이터에 영향을 줄 수 있는 보폭을 통제하기 위

하여 육상트랙 상에 73 cm 간격으로 보행 보폭 유도선을 지면에 지정

- 또한 메트로놈을 이용하여 보행 속도(110 beat/min)를 통제

- 보폭 유도선과 메트로놈 속도에 맞추어 보행 시 변화되는 RMS를 측정

하였으며, 1회 측정 시 5회 이상의 보행주기(Gait Cycle)를 측정

- 측정 전 실험참가자는 보폭 유도선과 메트로놈에 적응할 수 있도록

충분한 사전 숙달 시간을 가졌으며 각각의 실험 신발을 무작위 착용

후 3회 반복 측정하였음

- 실험 시 반복 측정에 따른 적응 및 피로를 제거하기 위해 각 실험

간에 충분한 휴식 시간을 가짐

Ⅲ 근전도 분석 결과

1. 앞꿈치를 이용한 정적균형 유지 시 근육 활성도 분석 결과

- 근전도 측정장비를 이용하여 썬헬스컴퍼니 건강관리 신발 착용 후

앞꿈치를 이용한 정적 균형 유지 시 근육 활성도와 대조군 착용 후

정적 균형 유지 시 근육 활성도를 비교분석한 결과 다음과 같은 순으로 나타남

▸전경골근(Tibialis Anterior) : Type B < Type A

▸비복근(Gastrocnemius) : Type B < Type A

▸외측광근(Vastus Lateralis) : Type B < Type A

▸햄스트링(Hamstring) : Type B < Type A

▸복직근(Rectus Abdominis) : Type B < Type A

▸척추기립근(Erector Spinae) : Type B < Type A

2. 뒤꿈치를 이용한 정적균형 유지 시 근육 활성도 분석 결과

- 근전도 측정장비를 이용하여 썬헬스컴퍼니 건강관리 신발 착용 후

뒤꿈치를 이용한 정적 균형 유지 시 근육 활성도와 대조군 착용 후

정적 균형 유지 시 근육 활성도를 비교분석한 결과 다음과 같은 순으로 나타남

▸전경골근(Tibialis Anterior) : Type B < Type A

▸비복근(Gastrocnemius) : Type A < Type B

▸외측광근(Vastus Lateralis) : Type B < Type A

▸햄스트링(Hamstring) : Type B < Type A

▸복직근(Rectus Abdominis) : Type B < Type A

▸척추기립근(Erector Spinae) : Type B < Type A

3. 보행 시 근육 활성도 분석 결과

- 근전도 측정장비를 이용하여 썬헬스컴퍼니 건강관리 신발 착용 후

보행 시 근육 활성도와 대조군 착용 후 보행 시 근육 활성도를 비교분석

한 결과 다음과 같은 순으로 나타남

▸전경골근(Tibialis Anterior) : Type B < Type A

▸비복근(Gastrocnemius) : Type B < Type A

▸외측광근(Vastus Lateralis) : Type B < Type A

▸햄스트링(Hamstring) : Type B < Type A

▸복직근(Rectus Abdominis) : Type B < Type A

▸척추기립근(Erector Spinae) : Type B < Type A