신발 착용 여부가 보행 동적 안정성에 미치는 영향

초록

본 연구는 건강한 성인 40명을 대상으로 신발을 신은 상태와 맨발 상태에서 70 m 복도 보행 시 트렁크 가속도를 측정하고, 유한시간 최대 Lyapunov 지수를 이용해 지역 동적 안정성(LDS)을 계산하였다. 결과는 맨발 보행이 신발 착용 보행에 비해 LDS에 유의한 차이를 보이지 않았으며(표준화 효과크기 +0.12), 두 조건 모두 높은 세션 내 재현성을 나타냈다(ICC 0.73‑0.88). 따라서 맨발 보행도 LDS 평가에 편향 없이 사용할 수 있음을 시사한다.

상세 분석

이 연구는 보행 중 작은 교란에 대한 시스템의 회복 능력을 정량화하는 지역 동적 안정성(LDS)을 신발 착용(SW)과 맨발(BW) 두 조건에서 비교함으로써, 신발 착용 여부가 LDS 측정에 미치는 영향을 체계적으로 검증하였다. 실험 설계는 40명의 건강한 성인(연령·성별 균형)에게 동일한 70 m 실내 복도를 전진·후진으로 각각 두 번씩 걸으며, 하부 등부위에 3축 가속도계(샘플링 주파수 명시되지 않음)를 부착해 가속도 데이터를 수집한 점이 특징이다. 데이터 전처리 단계에서 중력 성분 제거와 저역통과 필터링을 수행했으며, 각 축의 가속도 시계열을 위상 재구성(임베딩 차원·시간 지연 선택)한 뒤, 유한시간 최대 Lyapunov 지수(λ*)를 계산해 LDS를 추정하였다. λ* 값이 클수록 시스템이 교란에 민감해 불안정함을 의미한다.

통계 분석에서는 두 조건 간 평균 λ* 차이를 검정하기 위해 대응표본 t‑검정을 적용하고, 효과크기는 Cohen’s d 형태의 표준화 효과크기로 제시하였다(+0.12, 매우 작은 효과). 또한, 동일 세션 내 전·후진 경로 간 절대 일치도를 평가하기 위해 2‑way 혼합형 ICC(1,1)를 사용했으며, SW에서 ICC 0.73‑0.79, BW에서 ICC 0.82‑0.88으로 높은 신뢰도를 보였다. 이는 BW가 오히려 측정 변동성을 약간 감소시켜 재현성이 더 우수함을 의미한다.

연구 결과는 두 가지 중요한 시사점을 제공한다. 첫째, 맨발 보행이 감각 피드백 변화를 초래함에도 불구하고, LDS 측정값에 실질적인 차이를 만들지 않아 기존의 신발 착용 기반 LDS 평가와 비교 가능함을 확인했다. 이는 임상 및 연구 현장에서 맨발 보행을 활용해도 편향이 없으며, 실험 환경 제약(예: 실험실 내 바닥 재질)만 적절히 통제하면 된다. 둘째, 높은 ICC 값은 단일 세션 내 반복 측정이 충분히 신뢰할 수 있음을 보여준다. 따라서 향후 다중 세션 혹은 장기 추적 연구에서도 동일한 프로토콜을 적용하면 개인별 LDS 변화를 민감하게 탐지할 수 있다.

한계점으로는 샘플이 건강한 젊은 성인에 국한되어 있어 고령자나 신경계 질환군에 대한 일반화가 제한적이며, 가속도계 부착 위치가 등부위에 한정되어 있어 하체 관절별 동적 안정성 차이를 파악하지 못했다는 점이다. 또한, 보행 속도와 보행 길이의 변동이 LDS에 미치는 영향을 통제하지 않았으며, 실험실 바닥 재질이 맨발 보행 시 감각 입력을 크게 변화시킬 수 있다는 점도 고려해야 한다. 향후 연구에서는 다양한 연령대·질환군, 다양한 지면 조건 및 보행 속도 조절을 포함한 설계가 필요하다.

종합하면, 신발 착용 여부가 LDS에 미치는 영향은 통계적으로 무시할 수준이며, 맨발 보행도 신뢰성 높은 LDS 측정 방법으로 활용 가능하다는 결론을 도출한다. 이는 보행 안정성 평가와 낙상 위험 예측 연구에 새로운 실험 옵션을 제공한다.