# 센서와 측정 과학 · 트라이애슬론, 레벨 8: 전문가

트라이애슬론 · 레벨 8: 전문가 · Insporta Book (https://book.insporta.app/ko/triathlon/level-8/sensors-and-measurement-science/)

센서와 측정 과학: 사실 100개, 테스트 10개.

숫자를 믿는 방법을 다룹니다. 타당도, 신뢰도, 오차, 러닝 파워, 심부 체온, 연속 혈당 측정기, 근육 산소 센서, 땀 검사, 젖산 측정, 웨어러블 심박수, 위성·속도 센서, 그리고 스포츠 과학 근거를 읽는 방법입니다.

## 테스트 1: 타당도, 신뢰도, 오차

- 타당도는 기준 또는 표준 측정과의 일치 정도입니다. (출처: Atkinson & Nevill, Sports Med 1998)
- 신뢰할 수 있는 기기는 실제 값이 바뀌지 않았을 때 비슷한 결과를 줍니다. (출처: Hopkins, Sports Med 2000)
- 고정 오프셋이 있는 기기는 반복은 되지만 치우친 측정값을 냅니다. (출처: Atkinson & Nevill, Sports Med 1998)
- 편향은 모든 측정값을 위나 아래로 옮기고, 무작위 오차는 측정값을 참값 주위에 흩어 놓습니다. (출처: Atkinson & Nevill, Sports Med 1998)
- 두 방법의 차이를 평균에 대해 그려, 편향과 95% 일치 한계를 보여 줍니다. (출처: Bland & Altman, Lancet 1986)
- 전형적 오차는 반복 시행에 걸친 개인 내 표준편차입니다. (출처: Hopkins, Sports Med 2000)
- 상관관계는 연관성을 측정할 뿐 일치를 측정하지 않으며, 한 기기가 내내 20% 더 높게 읽을 수도 있습니다. (출처: Bland & Altman, Lancet 1986)
- 오차를 백분율로 나타내면 서로 다른 측정값 사이에서 신뢰도를 비교할 수 있습니다. (출처: Hopkins, Sports Med 2000)
- 전형적 오차가 기대되는 향상보다 크면, 그 테스트로는 향상을 믿을 만하게 감지할 수 없습니다. (출처: Hopkins, Sports Med 2000)
- 신뢰도가 좋으면 추세 모니터링에는 쓸 수 있지만, 편향 때문에 실험실 측정과의 직접 비교는 할 수 없습니다. (출처: Atkinson & Nevill, Sports Med 1998)

## 테스트 2: 러닝 파워미터

- 풋 포드와 시계는 힘을 측정하는 것이 아니라 가속도계, 속도, 체중으로 파워를 추정합니다. (출처: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- 브랜드마다 달리기 파워를 다르게 모델링하므로 수치를 서로 바꿔 쓸 수 없습니다. (출처: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Stryd 풋 포드는 반복 측정 일관성이 가장 좋았지만, 기술 간의 일치도는 낮았습니다. (출처: Cerezuela-Espejo et al., Eur J Sport Sci 2021 (다섯 가지 달리기 파워 측정 기술))
- 파워는 경사에 심박수보다 빠르게 반응하므로, 노력도에 따라 오르막 페이스를 조절하는 데 도움이 됩니다. (출처: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- 힘줄의 탄성 반동과 달리기 자세의 변화 때문에, 역학적 추정치는 실제 사용된 에너지와 느슨하게만 관련됩니다. (출처: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- 일부 시스템만 공기 저항 추정을 포함하므로, 맞바람 구간의 노력은 과소 보고될 수 있습니다. (출처: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- 달리기와 사이클의 와트는 동등하지 않으므로, 각각 별도의 테스트가 필요합니다. (출처: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- 절대값보다 한 기기 안에서의 일관성이 더 중요합니다. (출처: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- 달리기의 역학적 파워는 들어 올리고 가속하는 질량에 따라 달라집니다. (출처: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- 알고리즘이 바뀌면 수치가 달라질 수 있으므로, 업데이트 전후의 추세는 주의해서 봐야 합니다. (출처: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)

## 테스트 3: 심부 체온 측정

- Casa는 직장(및 위장관) 측정은 타당하고 구강, 귀, 겨드랑이, 측두부 측정은 그렇지 않다고 밝혔습니다. (출처: Casa et al., J Athl Train 2007)
- 입으로 숨쉬기, 수분 섭취, 외이도 냉각은 직장 체온과 비교했을 때 큰 오차를 일으킵니다. (출처: Casa et al., J Athl Train 2007)
- 캡슐은 위장관 온도를 측정해 통과하는 동안 무선으로 전송합니다. (출처: Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007)
- 몇 시간 전에 복용하면 캡슐이 장에 도달해 차가운 수분의 영향을 덜 받습니다. (출처: Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007)
- 피부 온도는 공기, 땀, 혈류에 반응하므로 심부 체온을 믿을 만하게 따라가지 못합니다. (출처: Casa et al., J Athl Train 2007)
- 비침습 기기는 피부 온도와 열 흐름으로 심부 체온을 추정하며, 추정 오차가 있습니다. (출처: Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007)
- 구강이나 귀 측정값은 체온이 과도하게 오른 선수에게서도 정상으로 보일 수 있어 냉각이 늦어집니다. (출처: Casa et al., J Athl Train 2007)
- 심부 체온을 모니터링하면 열 순응 세션을 안전하고 일관되게 조절하는 데 도움이 됩니다. (출처: Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007)
- 알약은 한 번만 쓸 수 있으며 음식, 음료, 통과 시간의 영향을 받을 수 있습니다. (출처: Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007)
- 추정치는 틀릴 수 있으며, 온열 질환이 의심될 때는 임상 징후와 직장 측정이 우선합니다. (출처: Casa et al., J Athl Train 2007)

## 테스트 4: 연속 혈당 측정기

- CGM은 혈액이나 근육 글리코겐이 아니라 조직간액을 측정합니다. (출처: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- 조직간액 포도당은 혈당보다 늦게 변하며, 운동 중처럼 수치가 빠르게 변할 때 특히 그렇습니다. (출처: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- CGM은 당뇨병이 있는 사람이 위험한 고혈당과 저혈당을 피하도록 돕기 위해 개발되었습니다. (출처: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- 간이 혈당을 지켜 주기 때문에, 근육의 저장량이 줄어드는 동안에도 수치는 정상으로 유지될 수 있습니다. (출처: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- 고찰 연구들은 당뇨병이 없는 선수에게 CGM에 기반한 연료 보충이 경기력을 높인다는 근거가 거의 없다고 봅니다. (출처: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- 빠르게 변하는 포도당, 달라진 혈류, 땀은 센서의 정확도를 떨어뜨릴 수 있습니다. (출처: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- 센서 위에 눕거나 보정에 한계가 있으면 건강한 사람에게도 잘못된 저수치가 나올 수 있습니다. (출처: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- 정상적인 혈당 변동을 과대 해석하면 불필요하게 먹거나 걱정하게 됩니다. (출처: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- 스트레스 호르몬은 간의 포도당 방출을 촉진하는데, 격렬한 운동 초반에는 이것이 흡수를 앞지를 수 있습니다. (출처: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- 한 번의 측정값으로는 글리코겐 상태를 알 수 없으며, 증상과 계획한 섭취량이 계속 지침이 됩니다. (출처: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)

## 테스트 5: 근육 산소 센서(NIRS)

- NIRS는 빛 흡수를 이용해 조직 산소화를 추정하며, 흔히 SmO2로 보고됩니다. (출처: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- 두 색소 모두 근적외선을 비슷하게 흡수하므로 신호가 합쳐집니다. (출처: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- 빛은 피부와 지방을 통과해야 하며, 층이 두꺼울수록 근육의 기여분이 줄어듭니다. (출처: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- 투과 깊이는 광원과 검출기 사이 거리의 약 절반입니다. (출처: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- 근육마다, 심지어 한 근육의 부위마다 운동 중 다르게 반응합니다. (출처: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- 산소 포화도가 떨어지면 근육의 요구가 국소 공급을 넘어선다는 뜻입니다. (출처: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- NIRS 변곡점은 평균적으로 다른 역치와 일치할 수 있지만, 개인별 일치도는 다양합니다. (출처: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- 부착 위치가 다르면 다른 조직을 측정하므로 비교를 믿을 수 없습니다. (출처: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- 연구에서는 NIRS를 이용해 산소화, 혈류, 미토콘드리아 용량을 비침습적으로 연구합니다. (출처: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- NIRS에서 얻은 역치는 부착 위치와 조직에 따라 달라지므로 다른 지표와 대조해 확인해야 합니다. (출처: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)

## 테스트 6: 땀 검사

- 섭취와 배출을 보정하면, 체중이 1kg 줄어드는 것은 땀 약 1리터에 해당합니다. (출처: Baker, Sports Med 2017)
- 땀의 나트륨은 개인마다 몇 배씩 차이가 나므로 집단 평균은 오해를 부릅니다. (출처: Baker, Sports Med 2017)
- 국소 부위의 땀은 전신 땀보다 나트륨 농도가 높은 경우가 많아, 보정 공식을 사용합니다. (출처: Baker, Sports Med 2017)
- 순응된 선수는 땀샘에서 나트륨을 더 많이 재흡수해 농도가 낮아집니다. (출처: Baker, Sports Med 2017)
- 환경 조건과 노력에 따라 땀 배출량이 시간당 0.5L 미만에서 2L 초과까지 변할 수 있습니다. (출처: Baker, Sports Med 2017)
- 낭포성 섬유증 땀 염화물 검사는 재흡수 장애로 인한 매우 짠 땀을 반영합니다. (출처: Baker, Sports Med 2017)
- 서늘하고 강도가 낮은 테스트의 결과는 덥고 힘든 레이스에는 맞지 않을 수 있습니다. (출처: Baker, Sports Med 2017)
- 눈에 보이는 소금은 나트륨 손실이나 땀 배출량이 많다는 것을 시사하지만, 정량하는 것은 테스트뿐입니다. (출처: Baker, Sports Med 2017)
- 보정 알고리즘을 갖춘 최신 웨어러블 패치는 연구에서 어느 정도 일치도를 보였지만 아직 발전 중입니다. (출처: Baker, Sports Med 2017)
- 땀 손실 = 1.8 + 0.6 = 2.4L(1.5시간 동안), 시간당 약 1.6L. (출처: Baker, Sports Med 2017)

## 테스트 7: 혈중 젖산 측정

- 손가락이나 귓불에서 채취한 모세혈관 혈액 샘플을 시험지로 분석합니다. (출처: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- 기기들은 실험실 분석기와는 어느 정도 일치했지만 서로 달랐으므로, 한 가지 기기를 일관되게 써야 합니다. (출처: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- 땀에는 젖산 농도가 높아 측정값을 잘못 높일 수 있습니다. (출처: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- 순환과 채취 방식의 차이가 부위 사이에 체계적인 격차를 만들 수 있습니다. (출처: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- 단계 초반에 채취한 샘플은 정상 상태 반응을 반영하지 않을 수 있습니다. (출처: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- 손가락을 짜면 조직간액이 방울로 밀려들어 측정값이 낮아지고 왜곡됩니다. (출처: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- 일관된 장비와 절차를 쓸 때만 테스트 사이의 변화가 의미를 가집니다. (출처: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- 낮은 글리코겐, 직전 운동, 단계 길이는 같은 강도에서의 젖산을 바꿉니다. (출처: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- 4mmol/L에서의 혈중 젖산 축적 시작점은 편리한 기준이지만, 그 의미는 선수마다 다릅니다. (출처: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- 글리코겐 상태가 젖산 생성을 바꾸므로 테스트 전 식단을 표준화해야 합니다. (출처: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)

## 테스트 8: 웨어러블 심박 센서

- 가슴 스트랩은 피부 전극을 통해 ECG 신호를 감지합니다. (출처: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- 광혈류측정은 빛 흡수를 이용해 박동성 혈류를 감지합니다. (출처: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- 가슴 스트랩이 ECG와 가장 잘 일치했고, 손목 기기는 특히 일립티컬과 팔을 쓰는 활동에서 편차가 컸습니다. (출처: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- 리듬이 있는 움직임이 맥박으로 오인될 수 있어, 센서가 케이던스를 보고합니다. (출처: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- 추울 때의 혈관 수축은 손목의 말초 혈류를 낮춥니다. (출처: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- 수영장에서는 움직임과 센서와 피부 사이의 물이 정확도를 떨어뜨립니다. (출처: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- 상완에서는 움직임이 적고 접촉이 더 좋아 모션 아티팩트가 줄어듭니다. (출처: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- 피부 속 잉크는 빛을 흡수해 광학 신호를 방해할 수 있습니다. (출처: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- 건조한 전극과 옷에서 생기는 정전기는 초반에 가짜 측정값을 만들 수 있습니다. (출처: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- 편한 달리기 중 걸음 속도 근처의 측정값은 케이던스 락의 전형적인 징후입니다. (출처: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)

## 테스트 9: 위성·속도 센서

- 간격을 두고 지점을 기록하고 궤적을 평활화하면 코너를 잘라 내어 측정 거리가 짧아집니다. (출처: Ranacher et al., Int J Geogr Inf Sci 2016 (GPS 거리 측정 오차))
- 이중 주파수(멀티 밴드) 수신은 어려운 환경에서 반사 신호를 걸러 내는 데 도움이 됩니다. (출처: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- 다중 경로 반사는 신호의 겉보기 경로를 길게 해 위치 오차를 일으킵니다. (출처: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- 회전수 x 바퀴 둘레는 둘레가 올바르게 설정되어 있다면 위성 오차 없이 거리를 줍니다. (출처: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- GPS의 수직 정확도는 수평 정확도보다 떨어지며, 기압 센서는 상대 높이는 잘 추적하지만 날씨에 따라 드리프트합니다. (출처: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- 지나가는 기상 전선이 기압을 바꾸므로, 다시 보정하지 않으면 높이 변화로 나타납니다. (출처: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- 관성 센서는 보폭과 속도를 추정하며, 알려진 거리에서 보정하면 정확도가 향상됩니다. (출처: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- 관성 센서는 GPS가 닿지 않는 곳에서도 작동합니다. (출처: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- 둘레의 1% 오차는 모든 속도와 거리 데이터에 1% 오차를 줍니다. (출처: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- 공인 코스는 최단 경로로 측정되며, 시계 오차와 넓게 도는 주행이 거리를 더합니다. (출처: Bowditch, American Practical Navigator (2019))

## 테스트 10: 스포츠 과학 근거 읽기

- 유난히 나쁜 테스트 뒤에는 우연만으로도 더 나은 테스트가 뒤따를 가능성이 높으며, 이는 처치 효과처럼 보일 수 있습니다. (출처: Barnett et al., Int J Epidemiol 2005)
- 어떤 처치를 받는지 알면 플라시보 또는 노시보 효과가 생길 수 있습니다. (출처: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- 참가자가 자기 자신의 대조군이 되어, 작은 표본에서 민감도가 높아집니다. (출처: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- 워시아웃 기간이 없으면 첫 처치의 이월 효과가 두 번째 처치를 왜곡할 수 있습니다. (출처: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- 한 사람에게 조건을 반복해서 무작위로 배정하면 그 개인에게 무엇이 효과가 있는지 검증합니다. (출처: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- 큰 표본에서는 아주 작은 효과도 통계적으로 유의할 수 있지만 선수에게는 의미가 없을 수 있습니다. (출처: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- 효과가 있다고 보고한 연구가 더 자주 발표되어 인식되는 효과가 부풀려집니다. (출처: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- 다중 비교는 보정하지 않으면 위양성의 가능성을 높입니다. (출처: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- 나쁜 레이스 뒤에는 어차피 더 나은 레이스가 오는 경우가 많고, 믿음이 경기력을 높일 수도 있습니다. (출처: Barnett et al., Int J Epidemiol 2005)
- 연구 결과는 연구한 집단, 종목, 조건에 따라 달라집니다. (출처: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)

출처: 동료 평가를 거친 스포츠 공학·생리학 문헌과, 확립된 사실을 위한 공개 시험 데이터와 표준

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