Analysis on Outsole Slip of Non-slip Badminton Shoes during the Lunge Movement

Seung-Bum Park1, kyung-Deuk Lee1, Dae-Woong Kim1, Jung-Hyeon Yoo1, Kyung-Hun Kim1 1Footwear Biomechanics Team, Footwear Industrial Promotion Center, Busan Economic Promotion Agency, Busan,

Korea, 618-820

ABSTRACT

Objective: The purpose of this study was to determine biomechanical differences(High speed camera : Outsole slip test) between Type 1(Normal Outsole) and Type 2(Non-slip Outsole) badminton shoes and to make recommendations to improve the fit and function of Type 1 badminton shoes. Background: At present, development and assessment of specialty badminton shoes are not enough in comparison of increase of domestic badminton communities and players. Therefore, we aim to contribute to prevent injuries and promote athletic performance during badminton games by analyzing non-slip outsole badminton shoes. Method: For this 10 badminton players(mean age : 17.1±2.4 yrs, mean height : 176.5±4.2 cm, mean body weight : 73.3±5.1, mean foot size : 264±3.1 mm) with over 8 years experience and right handed participated. Two kinds of badminton shoes were selected and tested through biomechanical testing for outsole slip(Heel, Toe and Mid stance). Outsole slip were measured and calculated during lunge motion. Results: As a result of the outsole slip test, while toe slip time increased 29.1 % from type 1 to type 2, Heel slip time and Mid stance slip time decreased 5.8 % and 29.7 %. Conclusion: There are several slip characteristics which make differences between Type 1 shoe and Type 2 shoe. Therefore, a few recommendations are provided to help improve the function of Type 2 shoe.

Keywords: Outsole slip test, Non-slip outsole, Badminton shoes, High speed camera, lunge

1. Introduction

신발은 인체에 미치는 부하감소 효과뿐만 아니라부상을 방지하기 위한 측면에서 개발되어오고 있으며 여러 스포츠 활동에서 요구되어지는 안정적인 자세 및 운동효과 증진을 위한 기능적 특성들이 강조되고 있다(Kwak, Mok and Kwon, 2005; Korpelainen, Orava, Karpakka, Siira and Hulkko, 2001). 이러한 스포츠 활동에 있어서 잘못된 신발의 착용을 통해 발목의 염좌 등 하지 상해가 발생할 수 있다고 보고 하고 있으며(O’Loughlin, Murawski, Egan and Kennedy, 2009), Oh (2009)는 특히 바닥 환경과 신고 있는 신발이 인체에 미치는 영향은 매우 중요한 요소라고 하였다. 다양한 스포츠 활동 중 좁고 한정된 공간에서 경기가 이루어지는 배드민턴은 무릎을 구부리거나 측면으로 빠르게 이동하고 점프하는 등의 매우 빠른 움직임들로 구성되며, 런지(lunge), 점핑(jumping), 스텝핑(stepping), 스메싱(smashing) 및

헤어핀(hairpin) 동작에 있어 강한 근력, 파워, 민첩성 및 지구력을 필요로 하는 스포츠 종목이다(Fahlstrom et al., 2002; Cronin et al., 2003; Tsai and Pan, 2007). 이와 같이 빠른 스피드와 강한 체력을 요하는 배드민턴 동작에서 배드민턴화는 하지관절의 부하에 있어 중요한 요소로 정의되어 오고 있다(Yi et al., 2012). 또한, 배드민턴의 풋워크(foot work) 특성상 스트로크(stroke)시에 주축이 되는 발의 런지(lunge) 동작이 빈번히 일어나 런지 동작의 특성에 적합하지 않은 신발을 착용함에 따라 경기력 저하뿐만 아니라 상해 유발 가능성이 높아지게 된다(Park and Park, 2009). 기존 배드민턴화에 관한 연구를 살펴보면, 배드민턴 경기 중 약 58 %의 상해가 하지에서 발생하며 74 %가 반복적인 관절의 부하로 인한 상해로 나타나며(jojorg, 1999), 상해 중 발목 인대 부위의 상해 유발이 높은 것으로 보고되고 있다(Fahlstrom, Lerentzon and Alfredson, 2002). Yong et al., (2009)의 연구에서는 지면을 차고 나가는 순간의 중족지골

관절(meta-metatarsal joint)에서 지면을 미는 힘이 증가함에 따라 중족직골 관절의 배측굴곡(dorsiflexion)에 더 높은 효율을 보인다고 하였으며, Park et al., (2009)은 런지 동작 시 배드민턴화의 충격흡수와 동작제어에 미치는 영향을 분석함으로써 배드민턴화의 기능성을 검증하였다. 하지만 국내 배드민턴 동호인 및 선수의 증가에 비해 전문 배드민턴화의 개발 및 평가는 미흡한 실정이며 논슬립 아웃솔 적용 배드민턴화 개발에 따른 슬립 특성을 분석함으로써, 배드민턴 경기 시 부상 예방 및 경기력 향상에 기여하고자 한다.

2. Method

2.1 Tested shoes

본 연구는 논슬립 소재를 적용한 배드민턴화의 아웃솔 슬립 분석을 위해 기존 아웃솔 적용 배드민턴화(Type 1), 신규 개발 아웃솔 적용 배드민턴화(Type 2)를 대상으로 초고속카메라 분석을 실시하였으며(Figure 1), 각 신발의 특성을 Table 1과 같다.

Figure 1. Tested shoes(Left : Normal Outsole, Right : Non-slip Outsole)

2.2 Subjects

초고속 카메라 분석을 위해 10명의 고등학교 배드민턴 선수를 대상으로 데이터를 수집하였으며, 연구에 참여한 피험자의 운동경력과 신체적 특성은 Table 2와 같다.

2.3 Data collection

초고속카메라 데이터 수집은 배드민턴 경기가 주로 개최되고 있는 일반 마루바닥에 가로 50 cm x 세로 50 cm의 사각형을 지정하여 오른발로 배드민턴 런지(lunge) 동작을 수행하게 하였으며, 배드민턴 런지 동작 시 신발의 슬립을 측정하기 위하여 하지와 신발에 각 6개, 총 12개의 반사마커를 부착하였다(Figure 2).

Figure 2. Marker set 내슬립성 아웃솔의 기능을 검증하는 방법으로 초당 500프레임의 촬영이 가능한 초고속 카메라를 이용하여 실제 배드민턴 환경에서의 생체역학적 성능평가 실시하였다. 런지 동작 시 슬립 시간을 알아보기 위해 신발에 부착되어 있는 마커 중 후족부와 전족부의 마커 슬립 시간을 측정하였으며(Figure 3), 총 10회 반복측정을 통해 개발 아웃솔 적용 배드민턴화와 기존 아웃솔 적용 배드민턴화의 슬립 특성을 비교하였다. 논슬립 아웃솔 적용 배드민턴화의 아웃솔 슬립 시간을 비교하기 위하여 Minitab 15 프로그램을 이용하여 One-way ANOVA분석을 실시하였으며 통계적 유의수준은 α=.05로 하였다.

Table 1. General characteristics of the subjects

Hardness (shore A)

Tensile strength (kgf/cm2)

Tear strength (kgf/cm)

Slip test (DRY)

Type 1 63±1 200±10 60±3 1.66

Type 2 66±1 180±10 50±1 1.75

Table 2. General characteristics of the subjects(N=10)

Age (yrs)

Height (cm)

Weight (kg)

Foot-size (mm)

Experience (yrs)

Mean 17.1 176.5 73.3 264 8

SD 2.4 4.2 5.1 3.1 2.2

Figure 3. Outsole slip measurement

3. Results

본 연구에서는 내슬립성 능동소재를 적용한 배드민턴화의 런지 동작 시 발생하는 슬립 기능성을 평가하기 위해 고속카메라를 이용하여 런지 동작에 따른 발의 각 부위별 개발 아웃솔의 슬립 시간 분석 결과는 다음과 같다.

3.1 Toe slip time

런지 동작 시 배드민턴화의 Toe 부분에 부착된 마커의 움직임을 통해 Toe(전족부) 슬립 시간을 분석한 결과 내슬립성 능동소재를 적용한 배드민턴화(Type 2 : 32.4 ms)가 대조군 배드민턴화(Type 1 : 25.1 ms) 보다 29.1 % 길게 나타났으며 통계적으로 유의한 차이(p<.05)를 보였다(Table 3, Figure 4).

3.2 Heel slip time

런지 동작 시 바닥과 초기 접지가 이루어지는 Heel strike 시의 배드민턴화의 Heel 부분에 부착된 마커의 움직임을 통해 Heel(후족부) 슬립 시간을 분석한 결과 내슬립성 능동소재를 적용한 배드민턴화(Type 2 : 58.2 ms)가 대조군 배드민턴화(Type 1 : 61.8 ms) 보다 5.8 % 감소한 것을 알 수 있었으며 통계적으로 유의한 차이(p<.05)를 보였다(Table 3, Figure 4).

3.3 Mid-stance slip time

Heel과 Toe가 동시에 지면에 닿아 실제적인 런지동작이 이루어지는 Mid stance 구간에서는 내슬립성 능동소재를 적용한 배드민턴화(Type 2 : 25.8 ms)가 대조군 배드민턴화(Type 1 : 36.7 ms) 보다 29.7 % 감소한 것을 알 수 있었으며 통계적으로 유의한 차이(p<.05)를 보였다(Table 3, Figure 4).

Table 3. Results of outsole slip test(Unit : ms)

Type Normal (Type 1)

Non-slip (Type 2)

% p-value

Toe Slip Time

25.1±3.6 32.4±2.4 29.1 0.023**

Heel Slip Time

61.8±7.3 58.2±7.0 -5.8 0.000***

Mid stance Slip Time

36.7±10.2 25.8±4.9 -29.7 0.000***

M ± SD *p<.05, **p<.01, ***p<.001% = ((Type 2 – Type 1)/Type 1) * 100

Figure 4. Results of outsole slip test

4. Conclusion

내슬립립성 능동소재를 적용한 배드민턴화의 Heel strike 및 Mid stance 시의 슬립현상을 개선함으로써 미끄러짐으로 인한 부상을 줄이고 경기력을 향상 시킬 수 있어 배드민턴 활동에 도움이 될 것으로 사료되며, 추후 전족부의 아웃솔 패턴의 변경을 통해 Toe 슬립 기능성을 강화 할 수 있는 구조적 변경이 필요할 것으로 보인다.

Acknowledgements

본 연구는 2009년도 지식경제부 산업원천기술개발사업 세부 1과제의 지원에 의하여 수행되었음(과제번호 : 10034744).

References

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Fahlstrom, M., Lorentzon, R., and Alfredson, H., Painful conditions in the Achilles tendon region: a common problem in middle-aged competitive badminton players, Knee Surgery, Sports Traumatology and Arthroscopy, 10, 57-60, 2002.

Jorgensen, U., Badminton injuries, Sports Medicine, 10(1), 59-64, 1999. Korpelainen, R., Orava, S., Karpakka, J., Siira, P., and Hulkko, A., Risk

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Kwak, C. S., Mok, S. H., and Kown, O. B., The ingluence of midsole gardness and sole thickness of sport shoes on ball flex angle whit the increment of running velocity. Korean Journal of Sport Biomechanics, 15(4), 153-168, 2005.

Oh, S. T., A Study on Shoes for Culinarian Use in the Kitchen Environment. The Korean Journal of Culinary Research, 15(1), 296-308, 2009.

O`Loughlin, P. E., Murawski, C. D., Egan, C., and Kennedy, J. G., Ankle instability in sport. The Physician and Sports Medicine, 37(2), 93-103, 2009.

Park, S. B., and Park, S. K., Shock absorption and motion control of badminton shoes during lunge and landing from jump, The Korean Journal of Physical Education, 48(5), 445-452, 2009.

Tsai, C. L., & Pan, K. M., The Surface emg activity of the lower extremities in badminton footwork. Journal of Biomechanics, 40(2), S757-S757, 2007.

Yi, J. H., Sohn, J. H., Ryue, J. J., Lee, K. K., Yu, Y. J., and Lee, J. H., The effect of badminton shoe forfoot flexibility during the under clear quick lunge from a jump smashing, Korean Journal of Sports Biomechanics, 22(1), 105-111, 2012.

Yong, W. Yu, L., and Wei, J. F., The effect of badminton footwear on the metatarsophalangeal joint during push-off in critical badminton footwork, Footwear Science, 1(1), 14-16, 2009.

Author listings

Seung Bum Park: sbpark@shoenet.org Highest degree: PhD, Department of Physical Education, Pusan National University Position title: Head of Team, Footwear Biomechanics Team, Footwear Industrial Promotion Center, Busan Economic Promotion Agency Areas of interest: Footwear Biomechanics

Kyung Deuk Lee: leekd79@shoenet.org

Highest degree: Master, Department of Industrial and Management Engineering, Dong-Eui University Position title: Manager, Footwear Biomechanics Team, Footwear

Industrial Promotion Center, Busan Economic Promotion Agency Areas of interest: Footwear Biomechanics

Dae Woong Kim: dwkim@shoenet.org

Highest degree: Master, Department of Industrial and Management Engineering, Dong-Eui University Position title: Assitant Manager, Footwear Biomechanics Team, Footwear Industrial Promotion Center, Busan Economic Promotion Agency Areas of interest: Footwear Biomechanics

Joon Hyeon Yoo: jhyoo@shoenet.org

Highest degree: Master, Department of Industrial and Management Engineering, Dong-Eui University Position title: Assitant Manager, Footwear Biomechanics Team, Footwear Industrial Promotion Center, Busan Economic Promotion Agency Areas of interest: Footwear Biomechanics Kyung Hun Kim: kimkh@shoenet.org

Highest degree: Master, Department of Physical Education, Kyungsung University Position title: Assistant Manager, Footwear Biomechanics Team, Footwear Industrial Promotion Center, Busan Economic Promotion Agency Areas of interest: Footwear Biomechanics