트레드밀

트레드밀()은 실내에서 달리기와 걷기를 위한 운동 기구이다. '러닝 머신'()이라고 하면 한국식 영어이다.

미합중국은 트레드밀 (treadmill)이 일반적인 러닝 머신의 용어이고, running machine이라고 하면, 구동중인 기계나 엔진이 연상된다고 한다. 영국의 영어 사전인 옥스포드 사전(Oxford Advanced Learner's Dictionary)에도 treadmill이라는 단어만 수록되어 있으며, running machine이라는 단어는 없다.https://www.oxfordlearnersdictionaries.com/definition/english/treadmill?q=treadmill

역사
기계 엔지니어인 윌리엄 스타우브(William Staub)는 가정용 최초의 소비자용 런닝머신을 개발했다. 스타우브는 케네스 H. 쿠퍼(Kenneth H. Cooper)가 쓴 1968년 책 에어로빅스(Aerobics)를 읽은 후 자신의 런닝머신을 개발했다. 쿠퍼의 책에서는 일주일에 4~5회 8분 동안 달리는 사람의 신체 상태가 더 좋아질 것이라고 지적했다. 스타우브는 당시 저렴한 가정용 런닝머신이 없다는 사실을 알아차리고 1960년대 후반에 자신이 사용할 런닝머신을 개발하기로 결정했다. 그는 자신의 첫 번째 런닝머신을 페이스마스터 600(PaceMaster 600)이라고 불렀다. 완성된 후 스타우브는 자신의 프로토타입 런닝머신을 쿠퍼에게 보냈고, 쿠퍼는 피트니스 장비 판매자를 포함하여 이 기계의 첫 번째 고객을 찾았다.

스타우브는 뉴저지주 클리프턴에 있는 자신의 공장에서 최초의 가정용 런닝머신을 생산하기 시작했으며, 이후 뉴저지주 리틀폴스로 생산 시설을 이전했다.

기능

동력원으로의 사용
섬네일|upright|곡물을 갈기 위해 인력을 사용하는 트레드밀
섬네일|탈곡기에 동력을 공급하는 말

동력원으로서의 트레드밀은 고대에서 기원했다. 이러한 고대 기계에는 세 가지 주요 설계 유형이 있었다. 첫 번째는 수직축에서 돌출된 수평 막대 형태였다. 이것은 원을 그리며 걷는 소나 다른 동물이 막대를 밀어 수직축을 중심으로 회전했다. 사람 또한 이 장치에 동력을 공급하는 데 동원되었다. 두 번째 설계는 수직 바퀴인 트레드휠로, 원을 그리며 걷는 대신 제자리에서 기어오르는 방식으로 동력을 얻었다. 이는 오늘날 우리가 알고 있는 쳇바퀴와 유사하다. 세 번째 설계 역시 기어오르는 동작이 필요했지만, 대신 경사진 움직이는 플랫폼을 사용했다.

근육을 동력으로 하는 엔진으로서의 트레드밀은 약 4000년 전에 기원했다. 초기 주요 용도는 물동이를 들어 올리는 것이었다. 이 기술은 나중에 회전식 곡물 분쇄기와 트레드휠 크레인을 만드는 데 적응되었다. 또한 물을 펌프질하거나 반죽 반죽기 및 제환기에 동력을 공급하는 데도 사용되었다.

형벌용으로의 사용

섬네일|left|케이프타운 브레이크워터 감옥에서 죄수들을 처벌하는 데 사용된 트레드밀
형벌용 트레드밀은 1818년 영국의 엔지니어인 윌리엄 커빗 경에 의해 도입되었다. 그는 제분업자의 아들이었다. 베리세인트에드먼즈 감옥의 죄수들이 빈둥거리는 것을 보고, 그는 그들의 근육의 힘을 사용하여 게으름을 치료하는 동시에 유용한 작업을 생산할 것을 제안했다.

커빗의 형벌용 트레드밀은 대개 수평축을 중심으로 회전했으며, 사용자는 끝없는 계단을 오르는 것처럼 위로 발을 내디뎌야 했다. 처벌 대상자들은 안정을 위해 수평 난간을 잡고 바퀴 바깥쪽을 걸었다. 1865년 감옥법에 따라 중노동 선고를 받은 16세 이상의 모든 남성 죄수는 형기의 최소 3개월을 1급 노동에 종사해야 했으며, 이는 주로 트레드밀 작업으로 구성되었다.

징벌용 트레드밀은 19세기 후반까지 사용되었다. 일반적으로 20피트(6m) 길이의 패들 휠 형태였으며, 6피트(1.82m) 실린더 주위에 24개의 발판이 있었다. 여러 명의 죄수가 바퀴 위에 나란히 서서 하루에 6시간 이상 작업해야 했으며, 이는 실제로 5,000~14,000피트(1500~4000m)의 수직 높이를 오르는 것과 같았다. 목적은 주로 징벌적이었으나, 브릭스턴 감옥에 설치된 가장 악명 높은 제분기는 1821년에 설치되어 커빗이 이전에 근처에 설치했던 기존 풍차를 보조하여 곡물을 가는 데 사용되었다. 이는 사용 과정의 잔혹함으로 악명을 떨쳤으며, 이후 19세기 초 감옥에 대한 대중적인 풍자적 은유가 되었다.

이 기계들은 물을 펌프질하거나 광산의 환풍기에 동력을 공급할 수도 있었다.

운동용으로의 사용
트레드밀 "훈련 기계"에 대한 최초의 미국 특허(#1,064,968)는 1913년 6월 17일에 발행되었다.

운동용 트레드밀의 전신은 심장 및 폐 질환을 진단하기 위해 설계되었으며, 1952년 워싱턴 대학교의 로버트 브루스와 웨인 퀸튼에 의해 발명되었다. 1968년에 발표된 유산소 운동의 이점에 대한 케네스 H. 쿠퍼의 연구는 가정용 트레드밀과 운동용 자전거의 상업적 개발을 뒷받침하는 의학적 근거를 제공했다. 트레드밀의 평균 수명은 약 7년에서 12년이다.

섬네일|left|1980년 하계 올림픽 당시 올림픽 선수촌 의료 센터에서의 트레드밀 테스트
오늘날 트레드밀 사용자는 의료 시설(병원, 재활 센터, 의료 및 물리 치료 클리닉, 고등 교육 기관), 스포츠 클럽, 생체 역학 연구소, 정형외과 신발점, 러닝 샵, 올림픽 훈련 센터, 대학교, 소방 훈련 센터, NASA, 시험 시설, 경찰 및 군대, 체육관, 그리고 일반 가정 사용자까지 포함된다.

트레드밀 에르고미터는 현재 주로 전동식이다. 대부분의 트레드밀에는 회전하는 벨트가 있는 러닝 데크가 있다. 러닝 데크의 앞뒤에는 두 개의 축이 있다. 벨트는 축과 러닝 데크 사이에 신장되어 있다. 트레드밀에 대한 안전 표준은 IEC EN 957-1 및 IEC EN 957-6이다.

의료용 트레드밀에 적용되는 규범, 표준 및 지침에는 의료기기 규정 (EU 2017/745), IEC EN 60601-1, EN 62304, EN 14971 및 기계 지침 2006/42/EC가 포함된다.

의료용 트레드밀은 클래스 IIb 능동 치료 장치이자 진단용 능동 장치이다. 트레드밀은 움직이는 벨트를 통해 인체에 기계적 에너지를 전달한다. 일반적으로 약 의 전동기로 구동된다. 피험자는 수평 위치를 바꾸지 않으며 수동적으로 움직이며 발 아래의 벨트 속도를 따라가도록 강제된다. 피험자는 안전 하네스, 체중 지지 시스템, 다양한 지지대에 연결되거나 트레드밀을 사용하는 로봇 보조 장치에 고정되어 움직일 수도 있다.

의료용 트레드밀은 능동형 측정 장치이기도 하다. ECG, 근전도(EMG), 혈압계(BPM) 또는 호흡 가스 분석기(ergospirometry)와 인터페이스를 통해 연결되면 새로운 의료 시스템(예: 스트레스 테스트 시스템 또는 심폐 재활 시스템)이 되며, VO₂ max 및 기타 다양한 생체 기능을 측정할 수 있도록 장착될 수 있다.

대부분의 트레드밀에는 목표 심박수를 정의하고 피험자가 "심박수 안정 상태"에 도달할 때까지 속도와 경사(부하)를 자동으로 제어하는 "유산소 모드"가 있다. 따라서 트레드밀은 피험자의 생체 기능(심박수)을 기반으로 인체에 기계적 에너지를 전달한다.

에르고미터 및 심폐 스트레스 테스트와 성능 진단에 사용되는 의료용 트레드밀은 의료 환경에서 단독 장치로 사용되거나 ECG, EMG, 호흡 가스 분석기 또는 혈압 측정 장치와 연결되어 사용될 때 항상 클래스 IIb 의료 기기에 해당한다.
섬네일|250px|번지 하네스를 착용한 제22차 원정대 비행 엔지니어인 NASA 우주비행사 T.J. 크리머가 국제 우주 정거장의 하모니 노드에 있는 COLBERT(결합형 운용 하중 지지 외부 저항 트레드밀)에서 운동하고 있다.
러닝 데크 위에서 피험자는 조절 가능한 벨트 속도에 맞춰 움직인다. 러닝 데크는 일반적으로 완충 요소 위에 장착되어 충격 흡수 특성을 가진다. 리프팅 요소는 러닝 데크를 포함한 전체 프레임을 들어 올려 오르막 달리기를 위한 경사각을 시뮬레이션한다. 일부 트레드밀은 벨트를 역회전시켜 내리막 부하를 시뮬레이션할 수도 있다. 피트니스 분야의 전문가용 트레드밀은 대개 길이 약 , 너비 의 데크 크기를 가지며, 속도 범위는 약 , 경사각은 0–20%이다.

운동선수들에게는 더 크고 안정적인 트레드밀이 필요하다. 체중 부하를 일부 줄인 상태에서 단거리 선수는 일시적으로 최대 의 속도에 도달하므로, 길이 최대 , 너비 최대 의 큰 데크에서 달려야 한다. 높은 신체적 노력과 낙상 위험이 따르므로 피험자나 환자가 넘어지는 것을 방지하기 위해 낙상 방지 장치가 필요하다. 이 장치는 대개 전기 스위치에 연결된 라인이 있는 안전 아치 형태를 취한다. 하네스는 피험자를 지탱하여 낙상을 방지하고 필요한 경우 벨트 작동을 중단시킨다.

전동식 또는 수동식 트레드밀은 전통적인 연속 벨트 대신 슬랫 벨트(slat belt) 설계를 사용할 수 있다. 슬랫 벨트 트레드밀은 신발을 신거나 신지 않은 상태의 걷기와 달리기를 지원하는 개별 고무 슬랫으로 구성된다.

일부 사무실에서는 직원이 컴퓨터 작업을 하거나 전화 통화를 하면서 걸을 수 있도록 트레드밀 책상을 제공하기도 한다.

치료 센터에서 트레드밀은 치료사를 위해 좌우에 내장된 좌석과 함께 사용된다. 예를 들어 치료사가 뇌졸중 환자의 다리를 움직여 걷는 동작을 시뮬레이션하고 다시 걷는 법을 배우도록 도울 수 있다. 이를 수동 운동 요법이라고 한다.

대형 트레드밀은 최대  속도의 사이클링, 휠체어 사용자, 그리고 크로스컨트리 스키와 바이애슬론을 위한 견고한 벨트가 있는 특수 용도로도 사용된다. 여기에서 선수들은 최대  크기의 데크 위에서 롤러 스키를 타고 훈련 및 테스트를 수행한다.

장점과 단점
장점
 날씨에 관계없이 실내 운동 루틴을 유지할 수 있다.
 완충 장치가 있는 트레드밀은 야외 지면에서 달리는 것보다 충격이 약간 적은 훈련을 제공할 수 있다. 완충 벨트는 대부분 단계적으로 폐지되었고 교체용 벨트를 찾기 어려울 수 있지만, 많은 트레드밀에는 고무 또는 우레탄 데크 엘라스토머(쿠션)가 있어 완충 성능이 뛰어나고 벨트보다 오래 지속된다. 한때 바나나 모양의 유연한 데크가 완충 성능이 가장 뛰어난 중가형 모델로 판매되었으나, 제조 비용 상승으로 인해 더 이상 판매되지 않는다. 완충 벨트는 약한 재질로 제작되어 일반 벨트만큼 오래 가지 않는다. 칼로리 소모를 위해 경사를 사용하면 특정 에너지 소비율에 대해 충격을 크게 줄일 수 있다.
 경사 설정을 통해 자연 지형에서는 불가능한 일관된 "오르막" 훈련이 가능하다.
 속도 설정을 통해 일관된 페이스를 유지하도록 강제한다.
 일부 트레드밀에는 사용자가 기복이 있는 언덕과 같은 지형을 시뮬레이션하여 정확하고 계획된 운동 시간을 가질 수 있는 프로그램이 있다.
 사용자는 트레드밀을 이용하면서 TV를 시청할 수 있어 앉아서 TV를 보는 습관을 피할 수 있다.
 이동 거리, 칼로리 소모량, 심박수와 같은 운동 진행 상황을 추적할 수 있다.
 "오르막" 상태에서 뒤로 달리는 것은 앞으로 달릴 때 무시되는 많은 길항근을 발달시킬 수 있다.
 트레드밀에서 달리면 범죄 활동, 교통사고, 고르지 않은 지형 및 기타 야외 위험 요소에 대한 걱정을 덜 수 있다.

 단점 
심혈관 운동으로서의 단점:
 일부 트레드밀 러너들은 야외 달리기로 돌아왔을 때 드러나는 나쁜 달리기 습관을 갖게 된다. 특히 공기 저항이 없고 발 앞부분으로 모터 덮개를 치지 않으려다 보니 보폭이 짧고 몸이 세워진 통통 튀는 보행이 나타날 수 있다.
 러너에게 엄격한 페이스를 강요하여 달리기에 부자연스러운 느낌을 주고 균형을 잃게 할 수 있다.
 트레드밀 달리기는 특정 스포츠에 특화되어 있지 않다. 즉, 트레드밀 달리기를 사용하는 경쟁 스포츠는 없다. 예를 들어, 경기 러너에게는 실제 시합 상황에 더 구체적이고 현실적인 야외 달리기가 훨씬 유리하다.
 재활 프로그램에서 트레드밀을 사용할 때 고려해야 할 시간적 및 각도적 운동학의 차이가 존재한다.

실내 활동으로서의 단점:
 많은 사용자가 트레드밀을 단조롭다고 느끼며 시간이 지나면 흥미를 잃는다.
 트레드밀은 집의 산만함에서 벗어나 새로운 장소에서 달릴 때 얻는 심리적 만족감을 주지 못한다.
 이웃이 트레드밀 소음(쿵쿵거리는 소리 및 진동)에 대해 불만을 제기할 수 있으며,Noise and Vibration Considerations During Gym or Fitness Club Design 특히 아파트 아래층 이웃에게 영향이 크다.

기계로서의 단점:
 올바르게 사용하지 않으면 부상을 입을 수 있다. 특히 작동 중인 트레드밀 벨트에 손을 넣어 심한 마찰 화상을 입는 어린이들이 우려되며, 최악의 경우 여러 차례의 피부 이식이 필요하고 영구적인 장애로 이어질 수 있다. 사용하지 않을 때는 안전 키를 제거하여 어린이가 벨트에 다치는 것을 방지해야 한다.
 야외 달리기에 비해 구매 비용, 전기 요금 및 잠재적인 수리 비용이 상당히 높다.
 집 안의 공간을 차지한다.

기타 용도
섬네일|트레드밀 위의 말
컨베이어 벨트이기 때문에 트레드밀은 달리기 이외의 활동에도 사용될 수 있다. 말을 테스트하는 경우(특히 기수 경주) 특별히 제작된 트레드밀에 올려둔다. 대형 트레드밀은 자동차를 수용할 수도 있다. 트레드밀은 컨베이어에서 달리는 데 익숙한 개를 운동시키는 데 사용될 수도 있지만, 목줄을 트레드밀에 묶는 것은 심각한 부상을 초래할 수 있으므로 피해야 한다.

수중 트레드밀
섬네일|left|부상에서 회복하기 위해 수중 트레드밀에서 걷고 있는 군견
수중 트레드밀은 유리나 플라스틱으로 둘러싸여 있으며 사용자가 부분적으로 잠길 정도까지 물을 채운 트레드밀 유형이다. 사람과 동물 모두를 위해 사용되며, 종종 물리 치료용으로 쓰인다.

개/반려동물용 및 수중 반려동물 치료용 트레드밀은 가정용과 임상용 모두 가능하다. 다양한 제조사와 모델이 있지만, 반려동물용으로 설계된 트레드밀의 주요 특징은 더 긴 주행 표면, 개방된 전후면 입구, 그리고 반려동물이 떨어지는 것을 방지하는 측면 난간 등이다. 사람의 감독 없이 사용하도록 설계된 제품은 없다. 많은 수의과 및 동물 재활 클리닉에서도 고객의 반려동물에게 제공하는 서비스의 일환으로 수중 트레드밀 요법을 제공한다.

전방향 트레드밀

고급 응용 분야로는 소위 전방향 트레드밀이 있다. 이는 2차원으로 움직이도록 설계되었으며 "홀로데크"의 기반으로 의도되었다. 여러 해결책이 제안되었지만 큰 크기, 소음 및 진동과 같은 일부 문제가 해결되지 않은 채 연구가 계속되고 있다. 이와 병행하여 미국 보훈부의 지원을 받는 연구팀은 치료 운동을 촉진하기 위한 휠체어 트레이너용 가상 현실 환경을 조성하는 프로젝트를 진행하고 있다.

 같이 보기 
 쳇바퀴

 각주 

 외부 링크 


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