신발의 굽힘강성 측정 장비의 개발

국문 초록 (Abstract)

스포츠화의 설계에서 신발 앞축 부분의 굽힘강성은 매우 중요한 설계인자이지만, 측정하기가 어렵다. 본 논 문은 이러한 굽힘강성을 측정하는 장비를 소개한다. 장비는 알루미늄 프레임 구조와 AC 모터, 2개의 로드셀, 엔코더 와 제어용 하드웨어로 구성되어있으며, 신발의 굽힘 모멘트를 측정하는 메카니즘을 소개하였다. 유용성을 입증하기 위하여, 신발의 소재와 디자인이 굽힘강성에 미치는 영향을 관찰하는데 사용되어 졌다. 실험을 위하여 신발 중창소재 의 경도와 두께를 달리하여 완성신발 시편을 제작하였다. 이들 시편으로 굽힘실험을 수행하고, 최소자승법을 사용하 여 굽힘강성을 구하였다. 실험결과 PU 중창으로 만든 신발이 PH 중창으로 만든 신발보다 굽힘강성이 높았으며, 중창 의 두께가 중창의 경도보다 굽힘강성에 미치는 영향이 크다는 것을 알아낼 수 있었다. 따라서, 이러한 실험결과를 바 탕으로, 본 측정장비는 유용한 실험결과를 도출할 수 있었으며, 이 장비를 통하여 측정된 신발의 굽힘강성은 신발 설 계의 유용한 설계인자로 활용될 수 있다고 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In design of sport footwear, bending stiffness of its toe part is an important factor though it can be hardly measured. This paper introduces a device for measuring the bending stiffness. The device is simply designed with aluminum frames, one AC motor, two load-cells, one encoder and control hardwares. The mechanism measuring the bending moment of a shoe is described. Then, it was used to observe how the midsole material and design of a sports shoe affect on its bending stiffness. For the experiments, various specimens prepared, where each midsole of the specimens is different in terms of material, thickness and hardness. With those specimens, experiments were performed by using the device and then the bending stiffness was computed by applying the least square curve fitting after the bending moment data were measured. The specimen with Poly-urethane(PU) midsole has the higher bending stiffness than the one with Phylon(PH) midsole, and the midsole thickness affects more on the bending stiffness than the midsole hardness. Based on those results, it can be concluded that the measurement device can provide consistent bending stiffness data to sports footwear and the bending stiffness of a footwear measured by the developed device can be used as a major parameter in the footwear design.