오늘날의 프로 스포츠 세계에서 매니저는 전통적인 훈련 및 코칭과 함께 데이터 기반 의사 결정을 우선시합니다. 운동선수 모니터링 센서는 이러한 혁명의 선두에 있습니다. 센서는 부상 예방, 회복 관리, 건강 평가, 성과 평가 및 최적화를 지원합니다.
이 문서에서는 코치, 운동선수 및 트레이너가 운동선수의 성과를 극대화를 위한 운동선수 모니터링 기기에 사용되는 다양한 유형의 센서를 살펴봅니다.
가속도계는 성과를 극대화하고 부상 식별
거의 모든 유형의 동작 센서에서 가속도계를 사용합니다. 스포츠에서 가속도계는 운동선수의 준비 상태, 반응성 및 피로를 정량화하는 데 도움이 되는 관성 모니터링 장치(IMU) 장치에 사용됩니다. IMU 기기는 달리기, 사이클링, 수영, 걸음 수 추적과 같은 활동에서 생체역학적 분석을 제공하여 개별 동작을 보여 줄 수 있습니다.
예를 들어 달리기 훈련 세션이 시작될 때 가속도계는 달리는 사람의 보폭과 단일 보폭 전체에 걸친 신체 제어를 모니터링할 수 있습니다. 보폭 중 관성 부하의 증가는 달리는 동안 운동선수의 피로 수준을 나타낼 수 있습니다. 정교한 소프트웨어가 가속도계와 결합되어 운동 선수 데이터를 사용해 훈련 모델을 구축하고 최적화된 훈련 방식을 제공합니다.
ADXL362와 같은 운동선수 모니터링 가속도계는 일반적으로 kHz급 표본추출률을 활용하여 고정밀 데이터를 제공하며 저전력으로 작동하여 배터리 수명을 극대화합니다.
가속도계는 헬멧과 헤드기어 내부에도 배치되어 높은 충격을 감지하고 부상을 예측합니다. 미국 미식축구 리그(NFL)에서 마우스가드 시스템은 가속도계를 사용하여 개별 선수의 머리 운동학 데이터를 수집합니다. 이 데이터는 충격 중에 선수의 머리가 얼마나 빠르고 어떤 방향으로 움직이는지를 보여 줌으로써 뇌진탕을 감지하고 시간 경과에 따른 충격 데이터를 모니터링하는 데 도움이 됩니다. NFL 엔지니어는 또한 이 데이터를 사용하여 선수가 경험한 위치별 충격을 분석하고, 헬멧 제조업체와 협력하여 다양한 유형의 충격으로부터 더 잘 보호할 수 있는 위치별 머리 보호 장치를 만들 수 있습니다.
GPS/GNSS 육상 선수 속도 및 거리
가속도계가 걸음 수를 추적한다면 GPS/GNSS 동작 센서는 운동선수의 이동 거리와 고도를 추적하는 데 가장 좋은 방법입니다. GPS 및 GNSS 센서는 신체나 특수 장비에 착용하는 프로 및 아마추어 스포츠용 일반 활동 추적기입니다. Garmin, Fitbit, Apple Watch와 같은 인기 있는 활동 추적기는 운동선수가 손목에 착용하는 형태이며 GPS/GNSS 센서를 활용하여 운동선수의 속도, 이동 거리 및 고도를 추적합니다.
Garmin 사이클링 기기와 같은 기타 기기는 자전거 핸들바에 '착용'해 두면 GPS 센서를 사용하여 사이클리스트가 길을 찾도록 지원하고, 속도를 추적하고, 성과 모니터링 통찰력을 제공할 수 있습니다. 속도, 경사 및 거리를 추적하여 사이클리스트의 지구력과 출력에 대한 통찰력을 얻으면 최적의 훈련 부하와 실시간 성과를 계산하는 데 도움이 됩니다.
TESEO-LIV3R과 같이 저전력으로 작동할 수 있는 GPS 및 GNSS 수신기는 운동선수 모니터링 기기에서 일반적입니다. 흔히 GPS 수신기는 운동선수 모니터링 기기에서 에너지를 가장 많이 소모하는 센서입니다.
심박수 센서
심박수 모니터링 센서는 아마도 개별화된 성과 통계를 제공하는 가장 중요한 센서일 것입니다. 광학 심박수 모니터는 웨어러블 운동선수 모니터링 기기에 사용되는 가장 일반적인 심박수 모니터입니다. 광혈류 측정(PPG)이라고도 하는 광학 심박수 모니터링(HRM)은 현재 손목시계와 가슴 웨어러블 기기에 널리 사용되는 복잡한 기술입니다.
심박수 모니터는 운동 강도를 모니터링하고 심박수 강도 영역, 심박수 변동성, 칼로리 소비, 심장 효율 및 전반적인 훈련 부하를 계산할 수 있습니다. 심박수 데이터는 거리, 경사, 속도 등의 다른 센서 데이터와 결합했을 때 전반적인 훈련 상태를 결정하고 시간 경과에 따른 운동선수의 성과를 추적하는 데 도움이 될 수 있습니다.
프로 축구가 바로 이 조합의 인기 있는 예시입니다. 선수는 훈련 및 경기 중에 FIFA 공인 STATSports 심박수 모니터 및 GPS 추적기를 착용합니다. 이 데이터는 매니저가 개별 선수의 운동 강도와 전반적인 팀 활동을 추적하여 훈련 부하와 경기 당일 선수 건강을 최적화하는 데 도움이 됩니다. Si117x/8x 시리즈와 같은 광학 HRM 기기는 피부 표면에 착용할 수 있으며, 사용자의 맥박을 감지하는 비침습적 방법에 해당합니다.
혈중 산소 모니터 및 젖산 센서
심박수 모니터와 마찬가지로 혈중 산소 및 젖산 센서는 시간 경과에 따른 운동선수의 성과에 대한 심층적인 통찰력을 제시할 수 있습니다. 이 정보는 운동선수가 쉬지 않고 몇 시간 동안 운동할 수 있는 달리기, 사이클링과 같은 지구력 스포츠에서 가장 중요합니다.
산소는 세포 호흡, 즉 운동선수가 근본적으로 세포 수준에서 운동하는 방식에 매우 중요합니다. 운동선수의 혈중 산소 포화도를 모니터링하는 것은 지구력 운동선수, 특히 산소가 부족한 높은 고도에서 훈련하는 운동선수에게 필수입니다. 운동선수의 산소 수치가 지나치게 낮아지면 혈중 젖산 수치가 높아져 훈련 효과가 떨어지거나 성과가 저하될 수 있습니다.
과거에는 혈중 젖산 센서를 사용하려면 손가락을 찔러 혈액 샘플을 채취해야 했습니다. 그러나 이제는 땀 속 젖산 수치를 측정하는 비침습적 웨어러블 모니터가 인기를 얻고 있습니다. 다만 땀과 혈액 속 젖산 수치 사이의 상관관계는 불확실합니다. 운동선수의 젖산 역치는 젖산이 혈액에 축적되기 시작하는 지점으로, 이는 성과를 저하시키는 과도한 운동을 나타냅니다. 훈련과 성과를 극대화하기 위해 운동선수는 지속적인 혈중 젖산 모니터를 사용하여 훈련 부하를 최적화할 수 있습니다. 너무 열심히 훈련하면 더 오랫동안 운동할 수 있는 부하가 줄어들 수 있습니다.
환경 센서: 온도, 습도 및 고도 센서
환경 센서는 훈련 프로그램에 맞게 운동선수의 성과 모델을 만드는 데 도움이 됩니다. 예를 들어 덥고 습한 환경에서 훈련하면 신체가 근육을 작동하는 데 필요한 산소를 전환하여 신체를 시원하게 유지하며 이에 따라 성과가 저하됩니다. 온도가 높을 때 일부 전문 달리기 선수들은 근육 산소 공급 감소를 보상하기 위해 속도를 10% 이상 줄일 수 있습니다. 고도가 높을 때도 산소 가용성의 전반적인 감소로 인해 마찬가지의 상황이 발생합니다.
그러나 운동선수는 열충격 단백질을 증가시키고 더 많은 혈장량을 생성하기 위해 의도적으로 덥고 높은 곳에서 훈련하는 경우가 많습니다. 이를 통해 인체가 더 효과적으로 열을 제거하면서 운동을 계속하기가 더 쉬워집니다. 이러한 혈중 산소 효율은 성과 추적(예: 속도 및 심박수) 및 환경 데이터와 결합된 성과 모델을 통해 추정할 수 있습니다. 예를 들어 Garmin 스마트워치는 운동선수의 VO2 Max(산소 사용 효율)와 열 적응을 추적하여 훈련 및 회복 부하를 최적화하는 데 도움을 줍니다.
BME280과 같은 온도, 습도 및 압력 센서를 휴대용 배터리 구동 기기에 사용할 수 있으려면 크기가 작고 에너지 효율적이어야 합니다. Garmin Fenix 6X Pro와 같은 일부 경우에는 온도 센서가 MCU에 대부분 통합되어 MCU 내에서 공간 수요를 줄입니다.
운동 경기의 미래를 추적하는 센서
스포츠의 첨단 센서 기술은 팀과 운동선수 개인의 성공을 위한 길을 열어 줍니다. 운동선수 모니터링 센서는 부상을 예방하고 성능을 향상시키는 데 도움이 되는 귀중한 도구입니다. 센서는 소프트웨어, 데이터 및 인간 지식과 함께 활용하면 거의 모든 스포츠에서 경쟁 우위를 선사합니다.
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