자전거 운동 중 멀티 센서 기반의 에너지 소비량 평가에 관한 연구

Abstract

에너지 소비량을 추정하는 기존 연구들은 주로 일상생활이나 트레드밀, 달리기 등에 관하여 진행되어왔다. 정확도가 높은 에너지 소비량 측정 방법인 직접열량측정법, 간접열량측정법 등이 가지는 공간의 제한성이나 사용의 불편성을 제거하기 위하여 다양한 측정 장비를 이용한 추정 방법을 제안했다. 따라서 본 연구에서는 자전거 운동 중 에너지 소비량을 추정하기 위한 측정 방법을 제안한다. 자전거 운동의 에너지 소비량을 추정하기 위한 실험으로 자전거 페달의 회전수와 뒷바퀴에 인가되는 부하를 증가시키는 점증적 최대부하운동을 이용하였다. 에너지 소비량을 추정하기 위하여 기존 연구에서 일반적으로 사용해온 가속도 센서, 심박 센서와 페달 밟는 힘을 고려하기 위한 페달 센서를 제작하였다. 이 멀티 센서(가속도 센서, 가속도+심박 센서, 페달 센서)를 이용하여 가속도, 심박수, 페달 밟는 힘을 측정하였다. 자전거 운동의 특성에 따른 최적의 가속도 측정 부위를 찾기 위하여 여러 신체 부위의 가속도와 에너지 소비량과의 통계분석을 실시하여 최적의 가속도 측정 부위로 가슴과 허벅지를 제안하였다. 또한 심박수와 페달 밟는 힘도 에너지 소비량과 유의성을 가짐을 상관관계 분석을 통하여 관찰하였다. 본 연구에서 제안하는 에너지 소비량의 회귀방정식은 시간, BMI, 가슴 가속도, 허벅지 가속도, 심박수, 페달 밟는 힘을 이용하여 도출했다. 도출한 회귀방정식의 예측값과 가스 분석기의 측정값을 이용하여 검증한 결과, 설계한 회귀모형이 유의하며 높은 정확성을 가짐을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서 멀티 센서를 기반으로 측정한 데이터를 이용하여 에너지 소비량의 측정 방법을 제안하였고 이 제안한 측정 방법은 자전거 운동 중 에너지 소비량을 추정하는데 유효함을 확인하였다.