올여름, 세계 최고의 선수들이 모여 자신과 조국의 영광을 위해 인간 한계에 도전합니다. 선수들은 개인 최고 기록 경신이나 새로운 세계 기록 보유자가 되기 위해 끊임없이 기록에 도전할 것입니다. 매년 선수들은 더 빨라지고, 더 강해지며, 더 숙련된 기량을 선보이며 각 종목의 기준을 높여가고 있습니다.
선수 개개인의 노력 외에도 기술 혁신은 운동 능력의 지속적인 발전에 큰 역할을 합니다. 훈련과 영양 섭취가 발전함에 따라 선수들이 사용하는 장비와 의류도 함께 진화하고 있습니다. 예를 들어, 지난 5년간 주요 기업들이 출원한 방대한 특허 건수만 보더라도 스포츠웨어 분야의 강력한 혁신 흐름을 확인할 수 있습니다(표 1).
출처: 2024년 7월 14일 CAS IP Services℠ 팀이 수행한 특허 검색. 범위: 2019년 7월 1일 이후 공개된 글로벌 특허 또는 출원(실용신안 및 디자인 특허 포함). 기업 순위 출처: Business Chief.
현장에서 활용되는 구체적인 혁신 사례와 그것이 선수들의 성공에 어떤 영향을 미치는지 자세히 살펴보겠습니다.
새로운 기술은 어떻게 스포츠 경기력을 향상시킬까요?
재료 과학의 발전은 원단, 신발 등의 민첩성, 편안함, 안전성, 그리고 지속 가능성까지 향상시켜 선수들이 각 종목에서 새로운 기록을 달성하도록 돕고 있습니다. 오늘날의 선수들은 운동과 경기 중 신체를 지지해 주는 수많은 신소재 원단과 의류 혁신의 혜택을 누리고 있습니다. 이러한 기술은 혈액 순환과 같은 생리학적 기능은 물론 공기 및 물 저항과 같은 외부 요인에도 영향을 미칩니다.
- 압박 의류는 혈액 순환과 회복을 개선합니다. 압박 의류는 수십 년 동안 수술 후 혈전 및 부종을 예방하기 위해 의료 현장에서 사용되어 왔습니다. 이제 선수들은 동일한 순환 개선 효과를 얻어 경기력을 향상시키기 위해 압박 원단을 활용합니다. 이는 활동 중인 근육에 산소를 공급하여 젖산 축적을 조절함으로써 근육 피로와 통증을 줄여줍니다. 최근의 압박 스포츠웨어 연구에 따르면 하체 압박 의류는 혈류와 심박수를 낮추어 지구력을 향상시키며, 전신 압박 의류는 속도를 높일 수 있는 것으로 나타났습니다. 나일론 6 및 폴리아미드-6와 같은 합성 섬유의 혁신은 스타킹부터 슬리브에 이르기까지 더 나은 경기력과 빠른 회복을 돕는 다양한 압박 장비 개발을 주도하고 있습니다.
- 3D 프린팅으로 맞춤형 스포츠 장비를 제작합니다. 3D 프린팅 기술이 널리 보급됨에 따라 선수들은 자신의 신체 형태와 움직임 패턴에 특화된 장비를 제작할 수 있게 되었습니다. 이는 경기력과 훈련 방식에 영향을 줄 뿐만 아니라 마우스 가드, 패드, 헬멧과 같은 보호 장비의 착용감과 효율성을 개선하고 있습니다. 또한, 아디다스 퓨처크래프트(Adidas Futurecraft)와 같이 개인의 발에 정밀한 핏과 최적의 쿠셔닝을 제공하는 맞춤형 러닝화 개발도 이끌고 있습니다. 3D 프린팅 기술이 더욱 복잡한 디자인과 결과물을 만들어내는 방향으로 계속 발전함에 따라, 이제 선수들은 장비의 모든 요소를 자신의 필요에 맞춰 완벽하게 커스터마이징할 수 있는 시대에 다가섰습니다.
공기역학적 디자인으로 선수의 속도를 높입니다. 찰나의 순간이 1위와 최하위의 차이를 만듭니다. 따라서 선수와 코치들은 공기 저항을 줄이기 위해 가장 공기역학적인 원단과 장비를 찾으며, 연구 결과에 따르면 스포츠웨어의 섬유 혼용률은 공기 마찰 저항과 양의 상관관계가 있는 것으로 밝혀졌습니다. 구체적으로 면 섬유의 비율이 높을수록 실을 따라 분포된 보풀로 인해 원단의 공기 마찰 저항이 낮아집니다. 나이키의 에어로스위프트(AeroSwift) 축구 키트에 사용된 재생 폴리에스터와 같은 합성 원단은 공기역학적 성능을 개선하는 동시에 피부에서 땀을 빠르게 배출하여 선수의 속도를 높여줍니다.
과학은 어떻게 선수의 건강과 안전을 개선할까요?
선수들은 인간 지구력의 한계까지 자신을 몰아붙이기 때문에, 운동과 경기 중에 신체를 최적으로 보호하고 지지하는 것이 매우 중요합니다. 다행히 나노 수준까지 내려가는 재료 과학의 혁신이 큰 영향을 미치고 있습니다.
- 그래핀과 상변화 물질은 체온 조절 기능을 향상시킵니다. 통기성이 좋은 원단과 땀 흡수 및 배출 기능은 선수의 체온 조절에 필수적입니다. 이는 모든 선수에게 중요하지만, 엘리트 선수들의 성공에는 결정적인 요소입니다. 그래핀이 함유된 원단은 수분 흡수와 통기성을 높여주며, 연구에 따르면 그래핀은 원단 전체에 열을 고르게 분산시켜 최적의 체온을 유지함으로써 체온 조절을 개선할 수 있음이 입증되었습니다. 벌집 모양이나 거미줄 패턴으로 배열된 이 2차원 탄소 원자들은 수분과 열을 발산하는 데 효과적입니다.
상변화 물질(PCM)은 체온 조절 분야의 또 다른 혁신입니다. PCM은 상전이(예: 고체에서 액체로의 변화) 과정에서 충분한 에너지를 방출하거나 흡수하여 유용한 열이나 냉기를 제공하는 특수 물질입니다. 다양한 PCM 유형 중 에이코산, 옥타데칸, 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 노나데칸과 같은 파라핀 계열은 섬유 제품에 사용되어 열에너지를 흡수 및 방출함으로써 더 나은 온도 제어 기능을 제공합니다. 선수의 체온이 상승하면 PCM이 과도한 열을 흡수하고, 체온이 떨어지면 저장된 열을 방출하여 안정적인 체온을 유지해 줍니다.
- 항균 원단 처리는 감염을 예방합니다. 땀과 수분을 관리하는 것은 선수의 편안함을 보장하고 자극 및 감염을 예방하기 위한 스포츠웨어의 가장 중요한 기능 중 하나입니다. 현재 원단은 미생물 증식을 더 효과적으로 방지하기 위해 나노입자 및 기타 화합물로 처리되고 있습니다. 예를 들어, 은, 구리, 티타늄, 아연, 금을 포함한 나노입자 기반의 금속 및 금속 산화물 코팅은 스포츠웨어의 항균제로 흔히 사용됩니다. 언더아머(Under Armour)와 룰루레몬(Lululemon)은 의류 내 미생물 증식을 억제하기 위해 광물 입자를 사용하는 대표적인 브랜드입니다.
또한 Sanitized PuretecTM과 같은 금속 성분이 없는 항균 혁신 기술도 개발되고 있습니다. 이 화합물은 긴 탄소 사슬과 암모늄 실렌의 상호작용을 통해 박테리아 세포벽을 불안정하게 만드는 쿼트 실렌(Quat Silene) 기술을 사용합니다. 이는 박테리아를 사멸시킬 뿐만 아니라 스포츠웨어의 냄새를 줄여주는 부가적인 이점도 제공합니다.
스포츠웨어 혁신으로 자외선 차단 기능 강화. 야외에서 훈련하고 경쟁하는 선수들에게는 뛰어난 자외선 차단 기능이 필수적입니다. 의류와 장비에 직접 적용된 자외선 차단 기술은 중요한 발전이며, 이를 위해 다양한 소재가 활용되고 있습니다. 이산화티타늄이나 산화아연과 같은 일반적인 자외선 차단 성분을 섬유에 결합하면 여러 번 세탁해도 자외선 차단 효과가 지속됩니다. 또한 스판덱스와 같은 합성 섬유에 그래핀을 첨가하면 자외선 차단 지수(UPF) 50+를 제공하는 원단이 완성됩니다. 갑각류에서 추출한 키토산이나 식물성 오일과 같은 천연 화합물도 자외선 차단 기능을 위해 섬유에 주입되고 있습니다.
스포츠웨어는 어떻게 더 지속 가능해지고 있을까요?
패스트 패션의 확산과 합성 섬유 사용 증가로 의류 생산 과정에서 발생하는 배출가스와 오염에 대한 우려가 커지고 있습니다. 스포츠웨어 분야도 예외는 아니지만, 오늘날 선수들은 뛰어난 성능과 안전성을 유지하면서도 지속 가능한 의류를 선택할 수 있게 되었습니다.
- 재활용 플라스틱으로 만드는 지속 가능한 합성 섬유. 나이키와 아디다스를 비롯한 브랜드들은 해양 폐플라스틱을 활용해 폴리에스터 원단을 개발하고 있습니다. 에코닐(Econyl®)은 재활용 폐기물로 재생 나일론을 생산하며, 스피도(Speedo)는 이를 일부 수영복 제작에 사용합니다. 이러한 소재와 개발 공정은 스포츠웨어 분야의 순환 경제를 실현하는 중요한 혁신입니다.
- 폐기물 문제를 해결하는 생분해성 섬유.텐셀(Tencel™)은 유칼립투스 나무 펄프에서 추출한 인공 섬유로 생분해가 가능합니다. 이 섬유는 폐쇄형 시스템에서 가공되며, 사용된 용매의 99%가 회수 및 재활용됩니다. 텐셀과 같은 솔루션은 운동복이나 일반 의류에서 발생하는 합성 폐기물이 매립지로 향하는 문제를 해결하는 데 기여할 수 있습니다.
새로운 운동 기록을 가능하게 하는 혁신
선수들이 스포츠 분야에서 새로운 이정표를 세우기 위해 끊임없이 노력하듯, 장비와 용품을 개발하는 과학자, 디자이너, 혁신가들도 선수들에게 경쟁 우위를 제공하기 위해 한계를 뛰어넘고 있습니다. CAS는 수영 모자부터 신발에 이르기까지 이러한 혁신 기술이 전 세계 선수들의 위대한 성취를 어떻게 돕는지 지켜볼 것이며, 앞으로 다가올 차세대 혁신 기술도 지속적으로 추적할 것입니다.
