산업기술/제조/경영

기술자를 위한
올림픽 관전가이드 2016

스포츠의 제전「올림픽」. 세계 중의 톱클래스의 선수들이 4년에 한 번 무대에서 경쟁하는 모습은 , 보는 사람들에게 커다란 감동을 준다. 주역이 되는 것은 물론, 심신을 단련한 선수지만, 그 실력을 최대한 발휘하고, 대회를 원활하게 운영하여 많은 사람들에게 전달하기 위한 최신기술도 올림픽의 볼거리 중의 하나다. 본 특집에서는, 기술자의 눈높이에서 올림픽관전을 가이드한다.

브라질·리우데자네이루에서 2016년 8월 5일~21일에「제31회 올림픽경기대회」(이하 리우올림픽)가, 동년 9월 7일~18일에는「제15회 패럴림픽경기대회」가 개최된다. 세계 각국의 대표선발을 거쳐 이겨 올라온 톱클래스의 선수들이 집결하여, 펼치는 열전은 세계인을 열광시킨다.      

올림픽만큼 대규모로, 세계인의 주목을 받는 스포츠대회는 없다. TV에 의한 방영만이 아니라, 인터넷이 보급된 현재에는, 경기의 상황과 결과가 시시각각 세게 중으로 전달된다.

따라서, 올림픽은 참가선수가 4년간의 단련의 성과를 겨루는 장이면서, 스포츠경기를 지탱하는 여러 가지 새로운 기술을 세계 중에 보이는 장이기도 하다. 우승하거나, 신기록을 낸 선수가 사용하고 있는 용구에의 주목 도는 더 높아진다. 스포츠용구 메이커가 전회의 올림픽이 종료한 순간부터 다음 올림픽을 위한 기술개발을 본격화하는 것이 바로 이것 때문이다.

선수가 경기장에서 사용하는 용구만이 아니라, 경기 전의 트레이닝에서 이용하는 용구와 대회운영을 지원하는 시설에서의 기술혁신도 진행된다. 스포츠관련을 본업으로 하지 않는 제조업이 관련되는 경우도 많다. 자사가 보유한 기술을 전개하거나, 역으로 스포츠를 통하여 알게 된 지견을 자사의 신 사업에 응용하거나 한다.

-- 선수를 기술로 서포트 한다 --        
올림픽에 있어서 새로운 기술이 활약하는 장면과 목적은 다양하다. 기술의 적용 처는, 선수가 사용하는 용구와, 경기를 행하는 장소에 설치된 설비로 크게 나뉘어진다.

용구로서는, 선수가 몸에 입는 경기복(수영복을 포함)과 신발/스파이크, 경기 별로 특징적인 도구(라켓과 볼 등)가 있다. 경기에서 사용하는 것 외에도, 선수가 트레이닝 중에 사용하는 전용의 도구도 존재한다.

종목에 따라 상황은 다르지만, 용구의 개발에 관해서는 규정(룰)과의 싸움이다. 사용하는 용구에 따라서 차이가 너무 나서 공평성이 확보되지 않는 경우나,  선수가 실현하는 퍼포먼스가 너무 높아서 안전성이 저해되는 경우 등에, 국제경기단체가 규정을 변경하는 것이 많다. 각 메이커는, 항상 최신의 규정에 근거하여 극심한 경쟁을 하는 것이다.

예를 들면, 2008년의 북경올림픽에서, 영국 Speedo사의 경영용 수영복「LZR Racer」를 착용한 선수가 세계신기록을 연발했던 것이 커다란 영향을 주었다. 그 후, 국제수영연맹(FINA)의 규정이 변경되어, LZR Racer과 같은 소재와 형상은 금지되었다.

리우올림픽에서는 현재 규정의 범위 내에서 다양한 연구를 결집시킨 수영복이 각 메이커로부터 투입되었다. 포인트는, 형상저항이 낮아지도록 선수의 자세를 유지하고, 효율적인 움직임을 지원하는 기능을 수영복에 부가하는 것이다. 연습 시에 착용하는 것으로 최적인 자세를 유지하기 쉬운 제품도 개발되고, 실제로 리우올림픽에 출전하는 일본선수들이 연습에서 활용하고 있다. (Part.2 용구편의 경영 참조)

한편, 설비에 있어서 기술혁신의 최대의 목적은, 경기를 원활히 진행하는 것이다. 예를 들면, 시간을 겨루는 수영이나 육상경기에서, 스타트 부정(Flying)을 판정하고, 스타트로부터 골까지의 시간을 정확히 측정하는 시스템은 당연히 사용되고 있다.

최근에는, 구기경기에 있어 골의 성부와 볼의 인/아웃을 판정하기 위한 시스템 등도 등장하고 있다. 이들에 의해, 판정의 공평성을 높일 수 있다. 선수의 근력과 체격이 향상하고, 경기레벨이 향상된 현재, 선수자신의 움직임과 선수가 쳐낸 볼의 움직임 등도 빨라지고 있다. 육안으로 판단 가능한 한계에 가까이 와있다. 예 를 들면, 2020년의 동경올림픽에서의 채용을 목표로 하고 있는 것이, 체조경기의 자동채점시스템이다. 선수의 움직임을 3D Laser센서로 파악하여, 기의 난도를 측정하여 자동 채점할 계획이다. (Part. 2 설비편의 자동채점시스템 참조)

설비 면에서는, 경기를 관전하는 경기장과, TV로 방영하거나 경기장 내의 스크린에 비추기 위한 촬영과 방송에 관한 신기술도 개발되고 있다. 객석에서는 보기 어려운 각도의 영상과, 육안으로 보기 어려운 슬로우 화상과 관련정보를 추가하여, 관전의 만족도를 크게 높일 수 있다.

그리고, 운영코스트 면에서 경기장의 내구성을 높이는 기술도 등장했다. 축구와 럭비경기장에서, 보기와 사용감은 천연잔디와 거의 같으면서, 내구성을 대폭 높인 「Hybrid 잔디」이다 (Part.2 참조). 수지로 만들어져,「인조잔디」의 기술을 진화하고 있지만, 흙과 잔디밭에 의한 피치와는 사용감이 다르고, 쿠션재의 고무에 의한 건강피해를 지적하는 목소리도 있다. 천연잔디의 약점이었던 내구성이 극복되면, 올림픽 종료 후의 경기장의 가동 율을 높이는 것도 가능하다.       

-- 계측기술과 소재의 진화 --
이와 같이 올림픽에서는 용구와 설비의 양면에서 여러 가지 신기술의 개발이 진행. 그 배경으로 공통되는 키워드는 2가지가 있다.「계측기술」과「소재」이다. 올림픽/패럴림픽에서 향후 중요하게 될 기술도, 본지의 조사에서는「인간의 동작을 해석하는 기술」과「초고속 촬영·화상처리·물체인식」을 드는 회담이 많았다

예를 들면, 수영복개발에서 디자인은 筑波大学과 공동으로, 수중에서 선수의 동작과 근육의 움직임을 계측하는 장치를 활용했다. 아식스는, 마라톤용 신발의 개발에 있어, 신발 뒤에 붙인 센서로 어느 방향에 어느 정도 크기의 마찰력이 필요할까를 계측. 또, 동사는 신 개발한 육상용 옷의 기능을 검증하기 위해, 왜곡센서를 선수에게 붙여 계측하고 있다. 

계측한 데이터는 용구의 개발만이 아닌, 전술한 체조의 자동채점시스템과 같은 활용도 추진. 인체의 움직임을 계측해서 결과를 분석하고, 선수의 트레이닝에도 도움이 되고, 자기 팀의 전략입안에도 활용이 가능하다.

한편, 소재의 진화에서는, 전혀 다른 소재가 개발되는 것보다는, 타 분야에서 활용되고 있던 소재를 응용하거나, 용도의 기술이 진화하거나 하는 이미지이다. 소재 그 자체와 가공·제조기술이 세트로 되는 경우가 많다. 예를 들면, 요넥스가 테니스라켓의 스트링으로 채용한 기술은, 낚시용으로 개발된 것이었다. 실리콘고무를 스트링에 함침(含浸)시키는 기술이다. 스트링의 접동성(摺動性)을 높이기 위해, 종래는 코팅으로 대으했으마, 내구성에 문제가 있었다. 함침시키는 것으로 높은 접동성을 장기간 유지가 가능하다.    

-- 페럴림픽에서도 기술혁신 --
여러 가지 장해를 가진 선수들이 겨루는 패럴림픽에서도, 기술혁신이 진행. 올림픽에서는 사용되지 않는 용구, 예를 들면 휠체어 등도 있어, 기술로 지원하는 영역은 올림픽보다도 넓다. 패럴림픽용의 용구개발에서는 많은 경우, 인간의 기능을 재현하는 것이 필요해진다. 이점을 해결하다 보면, 관련기술은 복지와 개호, 의료 등의 분야에서도 활용이 가능해진다. 장래에는 로봇개발에도 활용이 될 것이다.

2020년에는, 동경 올림픽/패럴림픽이 개최된다. 리우대회에는 맞추지 못했지만, 동경대회에서의 채용을 목표로 한 기술개발은 이미 시작되었다. 올림픽을 시작으로 한 스포츠대회를 지지하는 기술의 흐름, 제품개발의 추진하는데 키가 되는 것은,「인간을 잘 아는 것」이다. 이것은 여러 제품에 공통하는 요소이며, 최근의 개별최적화나 Mass·Customization의 흐름 중에서 중요도가 증가해 가고 있다. 올림픽에는, 향후의 제조(모노즈쿠리)에 기여하는 힌트가 크게 숨어져 있다.


Part. 1 용구편

[수영복 : 데상트(아리나)/ 미즈노/ 山本化学工業 ]
이음매와 안감에 기능을 숨김  

2008년의 북경올림픽에서 일세를 풍미한, 영국 Speedo사의 경영용 수영복「LZR Racer」. 웨트 수츠와 같은 부력을 가진 소재가 채용되어, 착용한 경영선수가 계속하여 세계신기록을 달성하는 모습은, 많은 사람들에게 강렬한 임팩트를 주었다.  그 뒤에는, 코치들이「수영자세를 Flat하게 유지하는」것으로, 결국 자세에 의한 저항(형상저항)의 중요성에 착안하기 시작하여, 영법이 바뀌었다고 한다.

그 이래, 소재메이커도 포함된 “고속 수영복”의 개발이 격화되면서, 국제수영연맹(FINA)에 의한 규정은 점점 더 엄격하게 되었다. 예를 들면, 소재에의 코팅은 금지되고, 두께, 부력, 통기 량에는 제한이 부과되었다. 남성은 배꼽아래부터 무릎 위까지의 범위 내, 여성은 목, 어깨, 무릎아래를 덮어서는 안되고, Fastener 등은 사용할 수 없게 되었다.        

그 결과, 수영복 메이커도, 종래의 표면마찰저항의 저감을 위한 생지개발경쟁에서 전환하여, 형상저항의 저감을 목표로 하는 것이 주류가 되었다. 게다가, 수영복으로 덮을 수 있는 골반주위와 고관절에 대해서, 어떻게 서포트 할 것인지가 쟁점이 되었다.

-- 킥의 효율을 높인다 --
현재, 각 메이커가 지향하는「Flat한 수영자세」는 수영의 효율을 높이는 것으로 연결된다. 몸이 수평한 상태와 비교하여, 다리와 배가 밑으로 떨어진 상태에서는 형상저항이 2배로도 된다고 한다. 톱 선수라도, 시합 후반에 피곤해지면 다리와 배가 떨어지는 자세가 되기 쉬워진다. 그러면, 자세를 유지하기 위해서 킥을 더 세게 해야 할 필요가 생기고, 킥이 추진력으로 사용되지 않거나, 근육에의 부담이 크게 되는 악순환이 발생한다.

「Flat한 수영자세」는 2가지 요소로 분해 가능하다. 첫째는「수평자세의 유지」. 수영복의 장력을 사용하여 복부에의 압력을 높이고, 몸통을 서포트하는 것을 실현한다. 또 하나는「킥의 서포트」이다. 차기 위해 내린 다리를 수평라인까지 끌어, 올리게 하여, 플랫한 수영자세를 유지할 수 있게 한다. 2016년의 일본선수권대회에서는, 킥의 서포트성능을 높인 수영복을 착용한 선수가 눈에 많이 띄었다.

-- 선회에 의한 물살로 효율 업 --

-- Seam부의 저항을 저감 --

-- 발수가 아닌 친수로 저항 저감 --

-- 계속 진화, 안면 밀착도를 높인 고굴 --     


[테니스 라켓:  요넥스]
String을 움직여 스핀성능 향상

테니스의 프리스타일은 최근, 크게 바뀌고 있다. 이전은 서브 & 발리와 같이 단시간에 결착이 많았으나, 베이스라인 부근에서 주고 받는 스트로크전이 증가하고 있다. 그 중에서도, 여하히 정도가 높은 공격적인 볼을 때리는가가 승부의 행방이 크게 좌우된다. 그래서 요구되는 것이, 스핀성능의 향상이다.

-- 스트링의 움직이는 방향을 종횡으로 변화시킨다 -- 
요넥스가 개발한 테니스라켓「VCORE」시리즈의 2제품으로 스핀성능의 향상에 대해서 비교해 본다 (그림1). 스위스의 Wawrinka선수가 사용하는「VCORE Duei G」는, 바운드 후에 가속하는 무거운  스핀볼을 가능하게 한 라켓이다. 스트링을 통과시키는 구멍을 보호하는 부품인 Grommet을 이용했다.

구체적으로는, 라켓측면부의 그롬멧에 대해서, 3본의 리브를 배치하여 스트링과의 밀착도를 높이고, 구멍주위의 두께를 크게하여 스트링의 유효길이를 크게 하였다.
밀착도가 높아지는 것으로, 임팩트 시에 스트링이 미끌어져 손실되는 에너지가 줄고, 볼의 변형량이 증가한다.  즉 스트링의 가동 역이 길어짐으로. 반발성능이 향상하여, 종래와 비교하여, 바운드 후의 회전수가 약 8% 증가하고, 볼의 높이도 14% 향상했다.

-- 접동성을 길게 한다 --

 
[자전거 : 브리지스톤 사이클]
차체는 부드러우면서도 진동없는 후륜

[Wear, Shoes/ Spike : 아식스/미즈노]
회생에너지로 달리기를 어시스트

[경기용 휠체어 : 八千代工業/ OX Engineering/日進医療器]
 현대의「人馬一體」를 목표로 


Part. 2 설비편

[자동채점시스템 : Fujitsu그룹/ 일본체도협회]
회전과 비틀림을 초초속 판정

[하이브리드 잔디 : Desso Sports Systems사]
보이지 않는 보강으로 뿌리를 지탱


     -- 끝 --