KR20190112512A - 다목적 슈즈용 스티커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미끄럼 방지용 실리콘 타입의 스티커에 관련되며, 특수 발 부위에 움직임이 많은 스포츠 활동, 경사도가 심한 등산이나 보행활동 중에 족저압력이 큰 발 접촉 부위에 마찰력을 부여하여 미끄럼을 방지할 수 있도록, 실리콘 시트 일면의 표면부에 문양 패턴이 형성되어 인체 족저부와 접촉 시 마찰력을 형성하고, 타 일면의 접착부는 슈즈에 접착되도록 한 슈즈용 스티커를 제공하는 데 있으며, 슈즈의 종류나 스포츠 종목에 상관없이 적용성이 넓은 다목적용으로서 널리 사용될 수 있으며, 실리콘 타입의 스티커로 초박형으로 제작되어 착용 시 이질감이 전혀 느껴지지 않으며 발의 인체공학적 특성을 최대한으로 적용시킨 다목적용 슈즈용 스티커를 제공하는 데 있다

Description

다목적 슈즈용 스티커 {Muti-Purpose shoes sticker}

본 발명은 미끄럼 방지용 실리콘 타입의 스티커에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 특수 발 부위에 움직임이 많은 스포츠 활동, 경사도가 심한 등산이나 보행활동 중에 발의 미끄럼을 방지할 수 있도록 인체의 족저압력이 큰 발의 접촉 부위에 마찰력을 부여하도록 슈즈의 종류나 스포츠 종목에 상관없이 적용성이 넓은 다목적 실리콘타입의 슈즈용 스티커를 제공하는데 있다.

슈즈(신발)는 발의 보호, 착용감, 쾌적성을 만족해야 할 뿐 아니라 슈즈의 특수한 기능 내지 다양한 기능을 충족시키기 위해 과학화되고 전문화되고 있다. 특히 다양한 종목에서 운동수행효과를 최대화하거나, 특정 질병에 대한 치료 혹은 완화를 목적으로 한 소비자의 다양한 욕구가 증대되고 있어, 이에 부응하는 기능성 슈즈에 개발이 필요한 실정이다.

슈즈의 기능성은 기본적으로 아웃솔(외창,밑창), 미드솔(중창), 인솔(깔창,안창), 갑피로 구성된 구조에 따라 각각 설계되고 구현된다. 아웃솔은 바닥과의 마찰력을 높혀서 미끄럼을 방지하는 기능을 주로 수행하고, 미드솔은 아웃솔과 인솔 사이에서 충격을 흡수하며, 인솔은 발 편안함과 부수적인 충격흡수기능을 구현한다. 갑피는 발 전체를 보호하고 신발이 발을 적당히 조여줄 수 있도록 하는데, 힐컵, 업퍼, 슈레이스 등으로 기능성이 더 강화될 수 있다. 최근에는 상기 구조들이 일체화된 형태의 슈즈가 등장하고 있다.

종래 미끄럼 방지를 위한 발명으로, 한국실용신안등록 제20-0281357호는 실리콘 고무재 시트를 이용한 신발 깔창에 관한 것으로서, 발 접촉면에 요철문양을 형성한 기술을 제시하고 있다.

등록실용신안 제20-0301578호는 여성구두 구두 바닥면에 요철의 형성된 실리콘 재질의 패드를 장착한 발명이 제시하고 있다. 상기 기술들은 인솔 구조상에서 미끄럼 방지를 구현하기 위한 발명으로서, 신발에서 미끄럼은 체중이 앞으로 쏠리는 현상으로 인해 발가락이 눌려져 아프거나, 휘어 굽어지거나, 발바닥에 굳은 살이 형성되는 문제점에 착안하여 이를 해결하기 위해 제안된 기술이다. 상기 기술들은 단지 유연성 및 밀착성을 가진 실리콘 고무의 특성들을 이용하여 신발 깔창이나 패드로 사용하는 것으로 한계가 있다.

좀 더 신발의 기능성을 고려한 발명으로, 공개실용신안 제20-2009-0006030호는 착용감을 보다 향상시킬 수 있도록 하는 기술에 관심을 보이고 있다. 상기 고안에서는 성질이 상이한 재질로 이루어지는 독립적인 전방인솔과 후방인솔을 구비하여 이 둘을 연결시킴으로써 하나의 완전한 형태를 갖는 신발 인솔이 되도록 하여 착용시 후방인솔이 펼쳐지면서 발바닥을 보다 적극적으로 감싸 지지할 수 있도록 하고 동시에 전방인솔은 보다 푹신한 재질로 하여 착용시 불편함이 없도록 구성되는 신발 인솔을 제공한다. 또 등록실용신안 제20-0438522호의 신발인솔은, 보다 운동효과를 높이기 위해 발가락이 상측으로 들리어지도록 하는 발가락 안치부를 구비함과 동시에 중족골을 받쳐주는 보조안치부를 더 구비하는 신발인솔을 제시하였고, 등록특허 제10-1015822호는 보행 중 발바닥의 표면에 가해지는 압력의 분포를 파악하여, 보행 중에 발생되는 충격력을 흡수하기 위해 아치부와 뒷꿈치 부위에 쿠션부재인 휠컵(120), 아치쿠션(130)를 내장시켜 발의 균형을 유지함으로써, 장시간 보행 중 신체의 하중에 의해 발생되는 근육의 경직 등으로 인한 발의 피로감을 해소하는 기술을 제시하였는데, 상기 발명들은 사용자의 다양한 발 크기와 형상에 맞게 신발인솔 내지 쿠션부재가 제작되어야 하는 한계가 있다.

한편, 족저압력을 측정하는 기술의 발달과 함께 다양한 운동 분야에서 슈즈의 기능성과 그 효과들을 연구하는 논문들이 발표되고 있는데, '프로와 아마추어 골퍼의 골프스윙 동작시 족저압력 비교분석'(한국운동역학회지 ,2005,제15권 2호, pp41-55, 이중숙등)은 골프 스윙동작을 4개 국면으로 구분하여 각 국면별 족저압력을 측정, 분석하여 발의 특정 부위별 족저압력 분포를 나타내는 기법을 제시하고, 이 기법을 통해 골프스윙에 적용하여 골프화의 형태에 따른 족저압과 스윙속도 변화 비교를 골프공 타격순간의 순간가속도 측정과 동반하여 진행하여, 비거리 향상과 편안함(comfort)증가를 도모할 수 있는 골프화를 개발할 것을 권장하고 있다.

'등산화의 종류와 보행동작에 따른 지면반력 및 족저압력분석'(한국운동역학회지 ,2007,제17권 4호, pp190-200, 박승범등)는 기존의 5종류 모델의 등산화를 대상으로 족저압력을 측정. 분석하고 대부분의 등산화가 충격흡수 보다는 미끄럼 방지를 목적으로 설계되어 있으므로, 발의 보호와 충격완화의 기능성이 보완될 것을 권장하고 있다.

'족저압력분석을 활용한 테니스화 기능성평가'(한국운동역학회지, 2008,제18권 4호, pp89-97, 박승범등) 기존의 4종류 모델의 테니스화를 분석한 결과, 족저압력이 낮게 나타나는 테니스화일수록 기능성이 높아지는 것을 확인하고, 족저압력을 최대한 분산시킬 수 있는 테니스화 개발이 필요하다고 제안하고 있다.

이상과 같은 선행기술의 면밀한 연구를 통해, 본원 발명자는 실리콘 고무의 물성들과 발의 인체공학적 특성을 최적으로 조합하여, 미끄럼 방지를 최대화하면서 발의 편안함과 충격성, 유연성을 달성할 수 있는 방법을 모색하고자 하였다.

또, 본 발명자는 상기 슈즈의 기능 중에서 보행 내지 운동수행효과에 가장 큰 영향을 미치는 것은 미끄럼(Slip) 방지에 있다는 것에 주목하였고, 종래 슈즈에 있어 미끄럼 방지수단이 슈즈의 아웃솔 부분에서 주로 구현되었던 한계를 극복하기 위해, 발과 마찰력의 역학관계에서 발이 직접 닿은 부분인 인솔구조에서 미끄럼 방지기능을 구현하도록 하는 데 집중하게 되었다.

이에 본 발명의 활용가능성을 높이기 위하여, 사용자의 발 크기와 형상과 무관하게 적용할 수 있고, 스포츠 종목이나 슈즈 종류에 상관없이 발을 보호하면서 운동수행효과를 극대화할 수 있는 슈즈용 다목적 스티커를 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은, 특수 발 부위에 움직임이 많은 스포츠 활동, 경사도가 심한 등산이나 보행활동 중에 족저압력이 큰 발 접촉 부위에 마찰력을 부여하여 미끄럼을 방지할 수 있도록, 실리콘 시트 일면의 표면부에 문양 패턴이 형성되어 인체 족저부와 접촉 시 마찰력을 형성하고, 타 일면의 접착부는 슈즈에 접착되도록 한 슈즈용 스티커를 제공하는 데 있으며, 슈즈의 종류나 스포츠 종목에 상관없이 적용성이 넓은 다목적용으로서 널리 사용될 수 있는 다목적 슈즈용 스티커를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 실리콘 타입의 스티커로 초박형으로 제작되어 착용 시 이질감이 전혀 느껴지지 않으며 발의 인체공학적 특성을 최대한으로 적용시킨 다목적용 슈즈용 스티커를 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 실리콘 시트 일면의 표면부에 문양 패턴이 형성되어 인체 족저부와 접촉 시 마찰력을 형성하고, 타 일면의 접착부는 슈즈에 접착되도록 한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 실리콘 시트의 두께는 0.3±0.03mm 범위인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 실리콘 시트의 표면부는 융선(隆線,Ridge)에 의하여 만들어지는 패턴을 구비한 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 스티커의 형상은 인체의 발가락 내지 발바닥 부위의 곡선 형상으로서, 엄지발가락 형상이 포함되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 특수 발 부위에 움직임이 많은 스포츠 활동, 경사도가 심한 등산이나 보행활동 중에 족저압력이 큰 발 접촉 부위에 마찰력을 부여하여 미끄럼을 방지하여 장기간 보행 및 운동수행효과를 극대화시킨다.

또 스티커 타입으로 되어 있어서, 슈즈의 종류나 스포츠 종목에 상관없이 적용성이 넓은 다목적용으로서 널리 사용될 수 있는 다목적 범용형 스티커이다.

또 본 발명은 초박형으로 제작되어 착용 시 이질감이 전혀 느껴지지 않으며 발의 인체공학적 특성을 최대한으로 살릴 수 있으며, 근적외선 후처리공정을 통해 통증완화 및 혈액순환 효과를 높일 수 있다.

도 1는 본 발명의 실리콘 시트의 구성단면도
도 2는 도 1에서 표면부 일실시예의 확대도
도 3 a,b는 발가락 간의 간격을 나타내는 도면
도 4는 본 발명에 따라 골프화에 적용되는 실시예
도 5는 본 발명에 따라 테니스화에 적용되는 실시예
도 6는 본 발명에 따라 등산화에 적용되는 실시예
도 7는 본 발명에 따라 축구화에 적용되는 실시예
도 8은 본 발명에 사용된 샘플 시료의 프탈레이트 용출 테스트 실험결과
도 9은 본 발명에 사용된 샘플 시료의 중금속 등 유해물질의 용출 테스트 결과
도 10은 본 발명에 사용된 샘플 시료의 중금속 등 유해물질의 용출 테스트 결과
도 11은 상기 도 9 및 도 10에 사용된 샘플 시료의 사진
도 12는 본 발명에 사용된 다른 샘플 시료의 유해물질 용출 테스트 결과
도 13은 본 발명에 의한 샘플 시료들의 마찰계수 테스트 결과

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 들어 상세히 설명한다. 그러나 상기 제시된 실시 예 이외에도 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본원 명세서에서 사용되는 수치는 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되는 것이고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원에서 사용하는 "슈즈(Shoes)"의 용어는 발 접촉 부위에 마찰력을 부여하여 미끄럼을 방지할 수 있도록 발에 착용되는 수단으로서 구두, 운동화, 슬리퍼, 장화, 양말, 스타킹 등을 포함할 수 있으며, 일체의 신체의 발에 착용되어 신는 일체의 물건을 총칭한다.

실리콘 시트

실리콘은 분자구조상 주쇄인 실록산(si-o)에 기인하는 무기적 특성 때문에 일반유기체 고무에 비해 내열성, 화학적 안정성, 내마모성이 우수하고, 측쇄의 유기페틸기는 우수한 반응성, 용해성 등의 유기적 특성을 발휘하여 무기적 성질과 유기적 성질을 동시에 갖는다. 또 촉매나 경화제, 충진제를 혼합하여 반응성을 개선하고, 화학적으로 단단한 경도로 제작이 가능하며 수축율이 낮아 매우 정교한 성형이 가능하다. 이러한 우수한 기계화학적 특성으로 인해 실리콘계 시트는 산업계에서 다양한 용도로 사용되고 있는데, 일반적으로 실리콘 조성물을 제조한 후, 일정 조건에서 연속시트 제조기를 통해 성형과정을 거치게 된다.

본 발명에서도 액상 몰드용 실리콘조성물은 성형과정에서 부가반응이 일어나면서 시트형태로 완성되는데, 성형과정에서 시트의 일 표면에 특정 패턴을 형성하면서 서서히 경화 과정을 거치면서 시트형상이 제조된다. 이러한 실리콘 시트는 경화 이후 요구되는 물성과 스펙이 나올 수 있도록 제조과정을 엄격이 조정하는 것이 필요하나, 본 발명의 요지는 실리콘 시트를 제조하는 기술에 있는 것이 아니고, 상기 물성을 구비한 실리콘 시트의 제조방법은 이 기술 분야에서 평균의 지식을 가진 자라면 본 발명의 의도에 맞는 스펙의 시트제조가 가능하다고 할 것이고, 도 8 내도 13과 같은 유해성 없는 시트라면 충분하므로 기타 본 발명의 요지가 아닌 사항은 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에서 스티커의 주재료가 되는 실리콘 시트는, 미끄럼 방지를 위해 일정 이상의 마찰계수를 구비하여야 하며, 이외에도 일정한 두께, 박리강도 등의 물성을 구비하여야 하며, 아래 <표 1>은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실리콘 시트의 물성 내지 스펙을 나타내는 것이다.

<표 1> 본 발명에 따른 실리콘 시트의 물성

상기 도표 상의 색상( Color)은 흑색에 한정되지 않고 투명색도 가능하다.

두께(Thickness)는 인체 발바닥의 형상의 굴곡에 따라 접착된 이후, 발바닥에 이질감을 느끼지 않도록 초박형 두께로 형성되도록 하되, 0.3±0.03mm 범위가 가장 바람직하다. 상기 0.3±0.03mm 범위는 이질감을 느끼지 않는 최적의 착용감을 갖으면서도 본 발명의 미끄럼 방지 성능을 확보할 수 있는 범위로서, 상기 0.33 mm를 초과하면 섬세하거나 고도의 스포츠 기록향상에 민감한 사용자들에게 이질감을 줄 수 있고, 0.27mm 미만인 경우 실리콘 고무의 유연성, 탄성 등의 물성을 확보하기 어렵다.

박리 강도(peel strength)는 피착물에 점착된(adhesive) 시편을 벗겨낼 때 기록되는 힘의 세기를 나타내며, KSA1107에 측정방법이 규정되어 있다.

통상 점착이나 접착을 구분하지 않고 사용되기도 하나, 접착제는 액상이 고체상으로 변화하면서 접착강도의 급격한 상승이 수반되고 피착물과 영구접합을 목적으로 사용되고, 점착제는 액체와 고체의 중간적인 형태로 피착 면에 붙을 때는 액체 성질을 보이나 떼어낼 때는 고체의 성질을 보여 임시고정적 측면이 강한 목적으로 사용된다. 또 고온에서는 접착제가 부드러워지기 때문에 유동성을 나타내어 응집 파괴가 나타나고, 온도를 낮추어 가면 박리 강도는 점차로 증대한다. 본 발명에서는 이를 구분하지 않고 점착 또는 접착을 구분하지 않고 통칭하여 사용한다.

경도 (hardness)단위는 ASTM(American Society for Testing and Material specification) D2240이 국제 표준으로 사용되고 있으며, ASTM D2240에서는 type A, B, C, D 등을 규정하고 있는데, type A는 고무, 연질 합성수지와 같은 물질의 굳기 표시에 사용한다. 본 발명의 실리콘 시트의 경도는 ASTM D2240 type A에서 규정한 방법과 측정기구로 측정한 것이고, 숫자가 높을수록 단단한 것을 의미하고, 인간의 피부가 대략 8~10 정도에 해당한다면 이보다 단단하다고 할 수 있다. 신장율(elongation)은 늘어나는 정도로서 숫자가 높을수록 많이 늘어난다는 의미이다.

마찰력의 크기는 수직항력에 비례하는데, 이때의 비례상수가 마찰계수이다. 따라서 같은 수직항력이 작용할 때, 마찰계수가 클수록 마찰력의 크기도 커진다. 마찰력의 크기를 f, 수직항력을 N, 마찰계수를 μ(mu; 뮤)라고 할 때, f = μN의 관계가 성립한다. 마찰의 정도를 나타내는 마찰계수는 물체의 재질, 표면의 매끄러운 정도, 윤활제의 유무와 종류 등에 따라 달라진다. 따라서 물질을 구분할 수 있는 상수라고 할 수는 없다.

마찰계수(coefficient of friction)는 최대정지마찰력과 수직항력의 관계를 주는 정지마찰계수와 운동마찰력과 수직항력의 관계를 주는 운동마찰계수가 있다. 운동마찰계수(Kinetic coefficient of friction)는 미끄럼운동을 할 때, 구르는 운동을 할 때의 마찰계수로서 일반적으로 정지마찰계수보다 작다. 본 발명에서 사용되는 실리콘은 고무와 유사한 마찰계수 0.8를 나타내는데, 본 발명에 위한 상기 표1의 일실시례로 정마찰계수=1.180, 동마찰계수=1.240이다.

본 발명은 마찰력을 부여하기 위해 특정의 표면부를 구성하는 것을 특징으로 하며, 하기에서 상세히 설명한다. 이하 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실리콘 시트 구조와 마찰력을 부여하는 표면부의 구성을 설명한다.

본 발명의 실리콘 시트 기재는 실리콘 소재로 이루어져 있다. 시트의 물성은 일실시예로서 상기 표 1과 같이 규정될 수 있다. 도 1의 단면에 도시된 바와 같이, 시트는 그 기재의 일 표면부(1)에 융선(隆線,Ridge)에 의하여 만들어지는 패턴을 구비하고 있으며, 기재 하부에는 접착부(3)가 구비되어 슈즈에 접착되도록 구비된다.

상기 융선에 의하여 만들어지는 패턴이란, 일종의 가느다란 연속되는 줄이 이어지다가 끊어지는 형상을 반복하는 것으로 인체에서는 지문을 나타내는 하나의 지문 곡선이 될 수 있고, 발바닥의 족문이 될 수 있다. 또는 도 2와 같이 동물 가죽과 같은 상태의 형상 (leathery-state Features)의 패턴을 구비할 수도 있다.

상기와 같은 본 발명 표면부의 융선에 의하여 만들어지는 패턴으로 인해, 발이 바닥으로부터 미끄러지지 않도록 하는 마찰력을 부여하고, 운동수행을 향상시키는데 많은 도움을 줄 수 있다.

상기 가죽과 같은 상태의 문양 (leathery-state pattern)은, 동물의 피부 조직에서 보이는 곡률 패턴을 가지는 형상을 말한다. 가장 일반적으로는 소 가죽의 가공 시 사용되는 패턴용어인 풀 그레인 레더(Full Grain Leather), 보디드 레더(Boarded Leather), 슈링크 레더(Shrink Leather) 등과 유사한 표면 패턴일 수도 있다. 이러한 융선에 의하여 만들어진 패턴을 가진 것이라면 어떤 소재(종이 등)라도 몰드 상에서 시트의 표면 패턴을 형성하는데 사용될 수 있다.

상기 가죽과 같은 상태(leathery-state)의 패턴은 소를 비롯하여 무두질하기 전 동물의 원피는 3층 구조(표피, 진피층, 피하조직) 중에서 주로 중간 부분의 진피층에서 획득된다. 진피층은 다시 유두층, 망상층으로 구분되며, 상기 유두층에서 유두층의 제일 윗부분을 은면(銀面) 또는 가죽의 겉면, 망상층의 아랫부분을 육면(肉面), 가죽 및 피혁의 뒤 측면으로 구성된다.

풀 그레인 레더(Full Grain Leather)는 표면에 은면을 그대로 살린 가죽으로서, 은면은 가죽을 구성하는 부위 중에서 가장 조직이 치밀하고 튼튼하며 유연성도 뛰어나기 때문에 은면을 살려 가죽 표면으로 가공하면, 무두질의 방식과는 상관없이 원피 본래의 촉감과 패턴이 나타난다. 상기의 은면을 그대로 살린다는 것은, 원피의 주름이나 거친 표면이 그대로 나타나는 패턴을 말한다.

보디드 레더(Boarded Leather)는 무두질 과정에서 물리적으로 가죽을 주물러 표면에 의도적으로 주름을 만든 것으로서, 가죽을 어느 방향으로 몇 번 주무르느냐에 따라 주름 모양 내지 융선 패턴이 바뀔 수 있다. 또 슈링크 레더(Shrink Leather)는 무두질 과정에서 가죽을 화학적으로 수축시켜 표면에 주름 내지 융선을 만드는 방식이다. 이로 인해 유연성과 마찰력이 확보된다.

상기 표면부(1)의 가죽과 같은 상태의 형상 패턴은 발바닥이 상기 표면부(1)에 접촉하면서 마찰력을 높이는데 매우 유용하며, 정지마찰계수 1.18 와 및 운동마찰계수 1.24 이상을 만족하는 것이 바람직하다.

상기 접착부(3)는 양면 접착테이프를 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 테사테이프(tesa ⓡ 4972)를 사용하였고, 동 제품은 PET 기재와 변성아크릴로 구성된 점착성 양면테이프이다. 본 발명에서 접착부 구성은 사용기간이 경과할 수록 피착물과 영구접합되는 것이 바람직하다.

상기 실리콘 시트는 본 발명의 의도에 맞는 형상대로 절단되어 완성되는데, 후공정에 의하여 실리콘 시트 및 실리콘 스티커는 근적외선 방사특성을 부여할 수 있다.

후공정은 본 발명에 근적외선 처리를 통해 혈액순환촉진, 통증완화,노폐물제거 활성화 및 항균효과가 있는 것으로서, 본원 발명자의 선등록특허 제10-0900683호 (근적외선을 이용한 섬유제조장치)를 이용하여, 본 발명은 적어도 하나의 동조음파진동기를 구비하는 진동챔버의 내부를 일방향으로 통과하도록 하여 상기 실리콘 시트 상태 또는 스티커 형상도 절단된 완제품에 680 내지 980 nm 대역의 근적외선을 조사하는 후공정을 실시한다.

스티커 형상과 족저 압력의 상관관계

상기 실리콘 시트로부터 본 발명의 실리콘 스티커 형상은 족저압력과의 상관관계를 고려하여 고안되어, 족저압력이 크게 작용하는 부위에 부착되도록 한다.

도 3 내지 7을 통해 본 발명에 의한 스티커 형상의 실시예를 도시한다.

도 3은 발과 발가락 간의 간격을 나타내는 도면이다. 인체가 보행하거나 운동을 할 때, 체중이동은 발과 지면 사이의 상호작용에 의하며, 발은 이동시 추진력을 제공해 준다. 운동역학적(Kinematic)으로 볼 때, 발의 기능과 역할을 파악하기 위해, 맨발로 보행하거나 달릴 때, 슈즈를 착용했을 때를 비교하는 것은 유의미하다. 본 발명은 각 발가락 사이의 간격과 운동역학적 관계에 주목하였다. 맨발로 뛰는 러너의 엄지발가락과 둘째 발가락의 자연스러운 너비(Distance)가 남자평균 23.73mm, 여자평균 19.38mm 이다. 좋은 슈즈는 인체 발이 자연스럽게 벌어질 수 있는 공간 (Toe Box)을 가져야 하며, 특히 엄지와 둘째 발가락 사이의 공간이 중요하다.

슈즈가 인위적으로 제한된 슈즈 공간 속에서 발가락을 밀착시키도록 함으로써 체중 이동시 발의 기능을 저하시키거나, 특히 엄지발가락의 추진력과 제동력을 슈즈로 온전히 전달하는 역할을 제대로 할 수 없도록 하는 경우, 역기능이 발생하는 것이다. 따라서 이러한 역기능을 방지하기 위해서, 본 발명의 스티커는 인체 발이 자연스럽게 벌어질 수 있는 공간 (Toe Box)을 가지도록 발가락 형상을 따라 스티커 형상을 구비하도록 하며, 특히 엄지발가락과 두번째 발가락의 거리가 벌어지도록 스티커의 형상이 구비되는 것을 필수 구성으로 한다.

상기와 같이 발가락 사이의 너비가 확보되도록 하는 것은, 엄지발가락이 지렛대(Foot pronation leverage) 역할을 하여, 바닥을 차는 토 오프(toe-off) 시에 엄지 발가락이 땅바닥을 누를 때 지지력을 확보하고 더 넓은 지지 기저를 확보할 수 있도록 하기 때문이다. 상기 맨발로 뛰는 러너들의 자연스러운 발가락 사이의 간격을 볼 때, 운동역학적 구조상 본 발명의 스티커 형상은, 엄지와 두 번째 발가락의 너비가 10mm~30mm 범위가 확보되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 발은 인체공학적으로 신체의 중심과 평형 그리고 자세를 유지시키는 기관이며, 걸을 때 지면으로부터 받는 충격과 상체로부터 내려오는 압력을 조화롭게 분산시키므로 운동수행능력에 지대한 역할을 하므로, 운동수행시 발이 받는 압력을 고려하는 것이 매우 중요하다. 본 발명은 특수 발 부위에 움직임이 많은 스포츠 활동의 족저압력이 작용하는 것을 분석하여, 족저압력이 큰 발 접촉 부위에 마찰력을 부여하여 미끄럼을 방지할 수 있도록 부착위치를 파악하고, 도 4 내지 도 7와 같이 부착위치별 스티커 형상이 제작되도록 맞춤형(Customized)으로 제공될 수 있도록 각 운동별 족저압력 및 마찰계수 실험을 실시하였다.

골프

골프 운동에 있어서 발은 균형을 잡아주고 스윙 리듬을 조절하는 중요한 역할을 하므로, 스윙 시 발에 가해지는 압력 (최대족저압력, Kpa)을 측정하여 골프 스윙과의 족저압력 부위를 측정하였다.

족저 압력 테스트 방법은 프로경력이 10년 이상 4명을 대상으로 실험하였고, 측정 장비는 Tekscan사의 F-scan 압력분포측정기에 올라간 후 체중에 따른 켈리브레이션 실시하고, 인솔 족저압 측정기와 연결 후 어드레스, 백스윙, 임팩트, 피니쉬 동작을 할 때 압력을 측정하였다.

<결과>

어드레스 시: 어드레스시 족저압은 좌우 안쪽과 뒤쪽이 높게 나타났다.

임팩트시: 왼발의 뒤쪽과 바깥쪽, 오른발은 암꿈치 앞쪽이 높게 나타났다.

백스윙시: 왼쪽 안쪽과 뒷꿈치, 오른발은 뒷꿈치 바깥쪽이 높게 나타났다.

피니쉬: 왼발 뒷꿈치가 높게 나타났다.

상기 실험 결과 골프에서 어드레스, 백스윙, 임팩트, 피니쉬, 퍼팅 동작을 수행할 때 안정적인 자세가 유지되면 성공적인 샷을 할 가능성이 높아진다. 또한 족저압이 최대로 걸리는 상기 특정 발바닥 부위에 마찰력을 높이면 슬립이 일어나지 않기 때문에 무게 중심을 잡기가 쉽다. 특히 운동에서 슬립방지는 성패를 결정하는 주요 요인이 된다. 실험을 바탕으로 [도 4]와 같이 왼발은 앞꿈치 전체와 뛰꿈치 안쪽 및 중앙에 마찰계수를 높일 수 있는 스티커를 위치시키고 오른발은 앞꿈치 안쪽, 뒤꿈치 중앙에 스티커를 위치시키면, 슬립을 방지하는데 최적의 위치가 된다.

상기 실험대상 4명에게, 본 발명의 스티커를 부착 전, 족저압력가 높은 부위의 평균족저압력 및 마찰계수를 측정하고, 스티커를 부착 후 운동을 수행하게 한 후, 마찰계수를 측정한 결과 아래와 같은 결과를 도출하게 되었다. 이 실험에서 골프운동의 실시례에서, 정적마찰계수는 1.93에서 3.51로 크게 높아졌고, 동적마찰계수도 2.02에서 3.88로 높아져서 미끄럼 방지현상이 크게 개선되고, 운동수행효과도 향상되었음이 확인되었다.

골프 선수 (4명) 평균 몸무게 72kg

도면에 표시된 영역의 평균 족저압력 234 Kpa

정적마찰 사전 1.93 사후 3.51

동적마찰 사전 2.02 사후 3.88

테니스

테니스에서 중요한 것은 경기 시 지면으로부터 발바닥 하지가 받는 충격력을 흡수하고, 공수전환 시 빠르게 몸을 정지시킬 수 있는 능력이다. 특히 테니스장은 하드코트, 클레이, 잔디 등으로 구성되어 있기 때문에 운동 환경에 따라 미끄러짐이 타 운동에 비해 빈번히 일어난다. 따라서 경기력을 향상시키고 상대방의 공격을 적절하게 대처하기 위해서는 발 미끄럼을 최소화하는 것이 무엇보다도 중요하다.

대학생 4명을 대상으로 족저 압력 테스트를 하였고, 측정 장비는 Tekscan사의 F-scan 압력분포측정기이다. 피험자는 자연스러운 주행동작을 했다. 주행 속도는 10km/h이다. 주행 도중 메트로놈 템포(80)에 맞춰 라켓을 들고 포핸드 및 백핸드를 실시했다. 이때 측정장비를 블루투스에 연결시켜 족저압력 테스트를 실시하였다.

<결과>

포핸드 스토로크: 포핸드 스윙 동작을 하기 전 스텐스 조건에서는 오른발 앞꿈치 압력이 가해졌다. 직선 주행 포핸드 스트로크를 하는 동작에서는 왼발 전족의 중앙족저 압력이 최대로 높았다. 45°방향전환 주행동작시에는 왼발보다 오른발의 지면반력이 높게 나타났다. 포핸드 스트로크를 하는 순간에는 왼발 앞꿈치의 압력이 높게 나타났다.

백핸드 스토르크: 45° 주행동작에서 오른발을 내 딛고 백핸드 스트로크를 칠 때 오른발 전족의 안쪽 및 중앙 족저압력이 최대로 높았다. 왼발은 전족의 안쪽에 족저압력이 최대로 높았다. 또한 포핸드발리를 칠 때는 왼발 전족의 중앙 및 후족의 중앙, 백핸드 발리를 칠 때는 오른발 전족의 중앙 그리고 스매시를 할 때에는 왼발 전족의 중앙 및 후족의 중앙에 족저 압력이 높은 것으로 나타났다. 슬립방지용 스티커를 [도 5]와 같이 왼발은 앞꿈치 중앙과 뛰꿈치의 중앙 오른발은 앞꿈치의 중앙에 부착시켜 실험을 진행하였다.

상기 실험대상 4명에게, 본 발명의 스티커를 부착 전, 족저압력가 높은 부위의 평균족저압력 및 마찰계수를 측정하고, 스티커를 부착 후 운동을 수행하게 한 후, 마찰계수를 측정한 결과 아래와 같은 결과를 도출하게 되었다.

테니스 선수(4명) 평균 몸무게 67kg

도면에 표시된 영역의 평균 족저압력 223 Kpa

정적마찰 사전 1.87 사후 3.51

동적마찰 사전 2.00 사후 3.79

테니스 경기 시 발바닥의 미끄럼을 방지할 수 있으면 성공적인 경기를 수행할 가능성이 높다. 실험 결과, 골프운동의 실시례에서, 정적마찰계수는 1.87에서 3.51로 크게 높아졌고, 동적마찰계수도 2.00에서 3.79로 높아져서 미끄럼을 방지할 수 있어 부상을 방지하고 경기력을 향상시킬 수 있었다.

등산

등산화는 특히 일반 신발과 달리 발의 피로를 경감시키고 고르지 못한 지면 상태로부터 발의 부상을 최소화할 수 있는 기능성 및 안정성을 갖추어야 한다. 등산화에서 요구되는 가장 중요한 것은 내리막길 보행시 충격력을 완화 시킬 수 있는 장치 및 기능, 미끄럼 방지기능, 및 부상방지 기능을 가지고 있어야 한다. 하지만 지금까지 시장에 출시된 등산화는 미끄럼 방지기능을 신발 바닥에 국한 적용시킨 제품이 대부분이다. 발의 슬립은 신발바닥뿐만 아니라 양말에서도 일어난다. 따라서 부상방지를 위해 등산 시 신발 내에서 일어나는 슬립을 방지할 수 있는 제품이 필요하다.

< 족저 압력 테스트 방법과 결과>

실험: 대학생 5명을 대상으로 실험. 실험대상자는 체육관에 설치된 실험장치 위에서 자연스러운 보행동작으로 25°내리막 경사와 25°오르막 경사를 걷게 했다. 보행 속도는 시속 4.2km/h, 메트로놈 박자에 맞춰 걷게 했다. 보폭과 걸음 수는 피험자에게 맡기고 제한을 두지 않았다.

측정 장비: Tekscan사의 F-scan 압력분포측정기

<결과>

오르막에서 오른발의 평균 족저압력이 왼발보다 높은 것으로 나타났다. 최대 족저압력은 오른발의 뒤꿈치가 왼발 뒤꿈치보다 높게 나타났다. 내리막에서는 오르막과 반대로 왼발의 평균 족저압력이 오른발의 족정압력보다 높은 것으로 나타났다. 특히 내리막에서는 왼발의 전족 중앙부에 족저압력이 가장 높게 나타났다.

따라서 등산화 스티커는 슬립 방지를 위해 [도 6]과 같이 왼발 앞꿈치와 오른발 뒤꿈치에 스키커를 부착하면 슬립을 방지하여 발의 피로를 줄이고 부상을 방지하는데 도움을 줄 수 있다고 추론하고 실험한 결과 (오른발 잡이에 해당, 왼발잡이는 반대) 아래와 같은 결론을 도출하였다.

등산화

평균 몸무게 71kg

도면에 표시된 영역의 평균 족저압력 234 Kpa

정적마찰 사전 1.77 사후 3.41

동적마찰 사전 1.99 사후 3.64

실험 결과, 등산의 경우 정적마찰계수는 1.77에서 3.41로 크게 높아졌고, 동적마찰계수도 1.99에서 3.64로 높아져서 미끄럼을 방지할 수 있어 부상을 방지하고 발의 피곤함을 덜 느낄 수 있었다.

축구

중학생 10명을 대상으로 실험

페인팅 기술: 왼쪽으로 퀵스탑 페인팅 시도 시에는 왼발 전족과 후족의 바깥쪽 kpa높음. 오른쪽 퀴스탑페인팅 시도 시에는 오른발의 전적과 후족.

롱킥 시: 오른발 잡이인 경우 디딤발인 왼발 전족 바깥에 Kpa가 높음

수비 시: 좌우 후족의 중앙에 kpa가 높음

선수 평균 몸무게 57kg

도면에 표시된 영역의 평균 족저압력 223 Kpa

정적마찰 사전 1.61 사후 3.20

동적마찰 사전 1.84 사후 3.49

[도 7] 부위에 스티커를 부착한 실험 결과, 정적마찰계수는 1.61에서 3.20로 크게 높아졌고, 동적마찰계수도 1.84에서 3.49로 높아져서 미끄럼을 방지할 수 있어 부상을 방지하고 경기력을 향상시킬 수 있었다.

Claims (5)

1. 실리콘 시트 일면의 표면부에 문양 패턴이 형성되어 인체 족저부와 접촉 시 마찰력을 형성하고, 타 일면의 접착부는 슈즈에 접착되도록 한 것을 특징으로 하는 다목적 슈즈용 실리콘 스티커.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 실리콘 시트의 두께는 0.3±0.03mm 범위인 것을 특징으로 하는 다목적 슈즈용 실리콘 스티커.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 실리콘 시트의 표면부는 융선(隆線,Ridge)에 의하여 만들어지는 패턴을 구비한 것을 특징으로 하는 다목적 슈즈용 실리콘 스티커.
4. 제 1항 내지 제 3항에 있어서,
   상기 스티커의 형상은 인체의 발가락 내지 발바닥 부위의 곡선 형상으로서, 엄지발가락 형상이 포함되도록 하는 것을 특징으로 하는 다목적 슈즈용 실리콘 스티커.
5. 제4항에 있어서, 상기 스티커는 근적외선 후처리 공정이 포함된 것을 특징으로 하는 다목적 슈즈용 실리콘 스티커.

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