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문제 정의
- 이러한 상황들을 고려해 볼 때, 우리 나라 성인의 건강한 삶을 위한 정기적인 운동대처 방안으로 그 대상을 가장 신체 활동이 왕성한 시기인 대학생 보행 형태의 분석은 매우 유용한 연구라 생각된다. 따라서 본 연구는 신체활동이 왕성한 시기인 20세-25세의 대학생을 대상으로 경사도(오르막 경사:10%, 내리막 경사:-10%)와 보행 속도(3km/h, 4km/h, 5km/h)에 따른 보행 동작을 운동학적(kinematics)으로 비교․분석해봄으로써 보행 형태의 특성을 규명하고 보다 효율적인 보행에 관한 기초적인 자료를 제공하는데 그 목적이 있다.
- 본 연구는 경사도와 보행 속도에 따른 보행 동작을 비교 · 분석하고 이를 바탕으로 보행 형태에 관한 기초적인 자료를 제공하는데 그 목적이 있다.
제안 방법
- 3) 보행 속도는 트레드밀 상의 속도로 구분하며, 각각 3km/h, 4km/h, 5km/h로 설정하였다.
- 비디오 카메라는 트레드밀의 앞쪽과 뒤쪽에 각각 2대씩, 총 4대를 설치하여 3차원 영상분석을 실시하였다. 공간 좌표 설정을 위해 통제틀을 연구대상자의 보행동작을 완전히 포함할 수 있을 정도의 범위로 세우고 보행동작 전에 통제틀을 촬영하였다. 그리고, 촬영 후 통제틀을 제거하였다.
- 본 연구에서 분절간의 각을 상대각(relative angle)으로 계산하였다. 상대각이란 움직이고 있는 두 분절 혹은 벡터간의 사잇각으로 정의할 수 있다.
- 본 연구에서의 각속도는 보행 동작 시 순간 각속도를 말하고, 각속도 변인은 보행에서 주요 국면인 RHC, LTO, RMS, LHC, RTO, LMS에 대한 결과를 제시하였다.
- 본 연구에서의 발목관절 각도는 발과 하퇴가 이루는 각도를 말하고, 각도 변인은 보행에서 주요 국면인 RHC(오른발 뒤꿈치 착지), LTO(왼발 앞꿈치 이지), RMS(오른발 중간 지지기), LHC(왼발 뒤꿈치 착지), RTO(오른발 앞꿈치 이지), LMS(왼발 중간 지지기)에 대한 결과를 제시하였다
- 분석 시 디지탕이징을 정확하고 빠르고 쉽게 하기 위해 빛에 반사가 잘 되는 마커를 붙여 자동으로 디지타이징 하도록 하였다.
- 본 실험의 방법 및 절차는 다음과 같다. 비디오 카메라는 트레드밀의 앞쪽과 뒤쪽에 각각 2대씩, 총 4대를 설치하여 3차원 영상분석을 실시하였다. 공간 좌표 설정을 위해 통제틀을 연구대상자의 보행동작을 완전히 포함할 수 있을 정도의 범위로 세우고 보행동작 전에 통제틀을 촬영하였다.
- 실험에 들어가기 전에 피험자에게 연구에 대한 사전 교육과 함께 가벼운 준비 운동을 실시하도록 하였다. 피험자들은 실험의 과제가 되는 오르막 경사와 내리막 경사의 3km/h, 4km/h, 5km/h 속도 조건에서의 보행을 트레드밀 위에서 실시하였다.
대상 데이터
- 1) 연구 대상자는 K대학의 대학생 6명으로 제한하였다.
- 본 연구에서 사용된 영상 분석 도구에는 비디오 카메라(Panasonic AG-456) 4대, 비디오 카세트 레코더(Panasonic AG-5700), 모니터(KSL K-410), 트레드밀(DF-2010), 통제틀(reference frame), 반사마커(reflect marker)를 사용하였고, 자료 분석 도구에는 비디오 디지타이징 시스템(APAS 2000), Pentium Ⅲ 컴퓨터를 사용하였다.
- 본 연구의 대상자로는 정상적으로 보행하는 K대학의 20세-25세 대학생 6명을 임의로 선정하였다. 이러한 피험자의 구체적인 신체의 특성은 <표 1>과 같다.
- 이러한 연구 목적을 달성하기 위하여 연구 대상자는 20세-25세의 대학생 6명을 대상으로 3km/h, 4km/h, 5km/h의 트레드밀 속도에 따른 보행 동작을 수행 시켰으며, 보행 동작의 촬영을 위해 4대의 비디오 카메라를 이용하였고, 촬영의 속도는 60 프레임/초로 하였다.
데이터처리
- 보행과 관련된 주요 운동학적 변인들은 발목 관절각도, 무릎 관절각도, 고관절각도, 발목 각속도, 무릎 각속도, 고관절 각속도로 설정하였으며, 본 연구의 통계처리는 SPSS 10.0 for windows 통계 package를 사용하여 유의수준 .05에서 실시하였다.
- 본 연구에서 실험의 통계처리는 SPSS 10.0 for windows 통계 package를 이용하여 two-way repeated ANOVA를 유의수준 .05에서 실시한 후 사후검증(post hoc test)은 Tukey의 HSD 방법으로 실시하였다.
성능/효과
- 1. 트레드밀 보행 시 속도가 증가함에 따라 발목관절 각도의 값은 증가하는 경향을 보였으나 통계적으로는 대부분 유의한 차이를 나타내지 않았다. 그리고 경사도에 따라 내리막 경사가 오르막 경사에 비해 발목관절 각도의 값이 더 큰 경향을 나타내었으나 통계적으로는 대부분이 유의한 차이를 나타내지 않았다.
- 2) 성장기의 발육 · 발달에 따른 개인차는 고려하지 않았다.
- 2. 트레드밀 보행 시 속도가 증가함에 따라 무릎관절 각도의 값은 증가하는 경향을 보였고 통계적으로 LTO, RMS, RTO 순간에서 유의한 차이를 나타냈다(p<.05). 그리고 경사도에 따라 LTO, LHC, RTO 순간에서도 유의한 차이를 나타냈다(p<.
- 3. 트레드밀 보행 시 속도가 증가함에 따라 고관절 각도의 값은 감소하는 경향을 보였으나 통계적으로는 대부분 유의한 차이를 나타내지 않았다.
- 4. 트레드밀 보행 시 속도가 증가함에 따라 발목관절 각속도의 값은 증가하는 경향을 보였고 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(p<.05). 그리고 경사도에 따라 내리막 경사가 오르막 경사에 비해 발목관절 각속도의 값이 더 큰 경향을 나타냈고 통계적으로 RHC, RMS, RTO, LMS 순간에서도 유의한 차이를 나타냈다(p<.
- 5. 트레드밀 보행 시 무릎관절 각속도의 값은 경사도에 따라 내리막 경사가 오르막 경사에 비해 더 큰 경향을 나타냈고 통계적으로도 유의한 차이를 나타냈다(p<.05).
- 6. 트레드밀 보행 시 속도가 증가함에 따라 고관절 각속도의 값은 증가하는 경향을 보였으나 통계적으로 RHC, LHC 순간에서만 유의한 차이를 나타냈다(p<.05). 그리고 경사도는 오르막 경사가 내리막 경사에 비해 고관절 각속도의 값이 더 큰 경향을 나타내었으나 RMS, LHC, RTO 순간에서만 유의한 차이를 나타냈다(p<.
- 05). LHC 순간에서는 오르막 경사(10%)가 -96.99±9.48, -101.55±8.30, -124.29±16.18 degree/s로 나타났고, 내리막 경사(-10%)에서는 -118.10±9.31, -144.39±12.69, -118.10±9.31 degree/s로 나타나 속도 변인에서 속도에 의한 차이는 통계적으로 유의한 차이(p<.05)를 나타냈으며, 사후검증을 실시한 결과 3km/h<4km/h, 3km/h<5km/h의 순으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 각도 변인의 비교에서는 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았다.
- 그리고 속도 변인에서의 속도에 의한 차이와 각도 변인의 상호작용 효과에서도 유의한 차이를 나타났다. LHC 순간에서는 오르막 경사(10%)가 234.10±23.37, 231.49±12.24, 238.22±12.29 degree/s로 나타났고, 내리막 경사(-10%)에서는 230.15±11.70, 234.44±11.92, 243.30±9.48 degree/s로 나타나 속도 변인에서 속도에 의한 차이는 통계적으로 유의한 차이를 나타냈고(p<.05), 사후검증을 실시한 결과 3km/h<5km/h, 4km/h<5km/h의 순으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 각도 변인의 비교에서도 내리막 경사가 오르막 경사에 비해 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(p<.
- 05). LMS 순간에서는 오르막 경사(10%)가 -73.80±13.96, -30.22±11.56, -30.64±11.26 degree/s로 나타났고, 내리막 경사(-10%)에서는 -50.71±12.75, -59.68±11.16, -50.71±12.75 degree/s로 나타나 속도 변인에서 속도에 의한 차이는 통계적으로 유의한 차이(p<.05)를 나타냈고, 사후검증을 실시한 결과 3km/h>4km/h, 3km/h>5km/h의 순으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 각도 변인의 비교에서도 내리막 경사가 오르막 경사에 비해 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(p<.
- 05). LTO 순간에서는 오르막 경사(10%)가 85.70±8.77, 95.02±7.02, 117.31±24.34 degree/s로 나타났고, 내리막 경사(-10%)에서는 88.64±16.89, 101.61±30.95, 88.60±16.85 degree/s로 나타나 속도 변인에서 속도에 의한 차이는 통계적으로 유의한 차이(p<.05)를 나타냈으며, 사후검증을 실시한 결과 3km/h<4km/h<5km/h의 순으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 각도 변인의 비교에서는 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았다.
- 그러나 속도 변인에서의 속도에 의한 차이와 각도 변인의 상호작용 효과는 유의한 것으로 나타났다. RMS 순간에서는 오르막 경사(10%)가 -24.81±2.78, -38.19±7.66, -48.46±4.13 degree/s로 나타났고, 내리막 경사(-10%)에서는 -64.27±18.40, -80.72±21.72, -80.72±20.60 degree/s로 나타나 속도 변인에서 속도에 의한 차이는 통계적으로 유의한 차이(p<.05)를 나타냈고, 사후검증을 실시한 결과 3km/h<4km/h, 3km/h<5km/h의 순으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 각도 변인의 비교에서도 내리막 경사가 오르막 경사에 비해 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(p<.
- 05). RMS 순간에서는 오르막 경사(10%)가 171.42±4.41, 171.67±5.42, 168.62±6.81 degree로 나타났고, 내리막 경사(-10%)에서는 170.87±5.74, 169.64±5.26, 167.80±4.11 degree로 나타나 속도 변인에서의 속도에 의한 차이는 통계적으로 유의한 차이(p<.05)를 나타냈으며, 사후검증을 실시한 결과 3km/h>5km/h, 4km/h>5km/h의 순으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 각도 변인의 비교에서는 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았다.
- 그러나 속도 변인에서의 속도에 의한 차이와 각도 변인의 상호작용 효과는 유의한 것으로 나타났다. RTO 순간에서는 오르막 경사(10%)가 106.43±19.00, 132.86±22.40, 154.38±16.90 degree/s로 나타났고, 내리막 경사(-10%)에서는 65.12±19.35, 105.37±15.27, 99.18±13.37 degree/s로 나타나 속도 변인에서 속도에 의한 차이는 통계적으로 유의한 차이(p<.05)를 나타냈고, 사후검증을 실시한 결과 3km/h<4km/h, 3km/h<5km/h의 순으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 각도 변인의 비교에서도 오르막 경사가 내리막 경사에 비해 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(p<.
- 05). RTO 순간에서는 오르막 경사(10%)가 140.15±8.48, 149.46±5.61, 150.95±7.13 degree로 나타났고, 내리막 경사(-10%)에서는 130.79±5.67, 132.61±5.62, 137.85±5.63 degree로 나타나 속도 변인에서 속도에 의한 차이는 통계적으로 유의한 차이(p<.05)를 나타냈고, 사후검증을 실시한 결과 3km/h<4km/h<5km/h의 순으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 각도 변인의 비교에서도 오르막 경사가 내리막 경사에 비해 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(p<.
- 05)를 나타냈고, 사후검증을 실시한 결과 3km/h<4km/h, 3km/h<5km/h의 순으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 각도 변인의 비교에서도 내리막 경사가 오르막 경사에 비해 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(p<.05). LHC 순간에서는 오르막 경사(10%)가 -96.
- 고관절 각도는 대퇴와 상체가 이루는 각도를 의미하는데, RHC순간에서는 오르막 경사(10%)가 3km/h, 4km/h, 5km/h의 속도 별로 155.03±3.16, 153.95±2.52, 151.15±3.01 degree로 나타났고, 내리막 경사(-10%)의 경우는 각각 167.24±2.89, 166.42±3.60, 165.40±3.33 degree로 나타나 속도 변인에서의 속도에 의한 차이(p<.05)를 나타냈으며, 사후검증을 실시한 결과 3km/h>5km/h, 4km/h>5km/h의 순으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 각도 변인의 비교에서는 내리막 경사가 오르막 경사에 비해 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(p<.
- 50 degree로 나타나 속도 변인에서의 속도에 의한 차이와 각도 변인의 비교에서도 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았다. 그러나 속도 변인에서의 속도에 의한 차이와 각도 변인의 상호작용 효과는 유의한 것으로 나타났다.
- 05). 그리고 경사도는 오르막 경사가 내리막 경사에 비해 고관절 각속도의 값이 더 큰 경향을 나타내었으나 RMS, LHC, RTO 순간에서만 유의한 차이를 나타냈다(p<.05).
- 05). 그리고 경사도에 따라 LTO, LHC, RTO 순간에서도 유의한 차이를 나타냈다(p<.05).
- 트레드밀 보행 시 속도가 증가함에 따라 발목관절 각도의 값은 증가하는 경향을 보였으나 통계적으로는 대부분 유의한 차이를 나타내지 않았다. 그리고 경사도에 따라 내리막 경사가 오르막 경사에 비해 발목관절 각도의 값이 더 큰 경향을 나타내었으나 통계적으로는 대부분이 유의한 차이를 나타내지 않았다.
- 05). 그리고 경사도에 따라 내리막 경사가 오르막 경사에 비해 발목관절 각속도의 값이 더 큰 경향을 나타냈고 통계적으로 RHC, RMS, RTO, LMS 순간에서도 유의한 차이를 나타냈다(p<.05).
- 05). 그리고 속도 변인에서의 속도에 의한 차이와 각도 변인의 상호작용 효과에서도 유의한 차이를 나타났다. 이러한 결과는 원위분절로 갈수록 각속도의 크기가 커진다고 보고한 Winter D.
- 무릎관절 각도는 하퇴와 대퇴가 이루는 각도를 의미하는데, RHC 순간에서는 오르막 경사(10%)가 3km/h, 4km/h, 5km/h의 속도 별로 166.67±7.03, 169.84±6.33, 169.10±7.67 degree로 나타났고, 내리막 경사(-10%)의 경우는 각각의 속도 별로 172.40±5.19, 171.92±4.74, 172.72±2.32 degree로 나타나 속도 변인에서의 속도에 의한 차이와 각도 변인의 오르막 경사와 내리막 경사의 비교에서도 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았다. 한편, LTO 순간에서는 오르막 경사(10%)가 141.
- 발목관절 각속도로는 RHC 순간에서 오르막 경사(10%)가 경우3km/h, 4km/h, 5km/h의 속도 별로, -17.30±10.24, -24.85±3.98, -32.48±7.64 degree/s로 나타났고, 내리막 경사(-10%)에서는 -47.19±24.81, -64.75±21.16, -77.31±16.21 degree/s로 나타나 속도 변인에서 속도에 의한 차이는 통계적으로 유의한 차이(p<.05)를 나타냈고, 사후검증을 실시한 결과 3km/h<4km/h<5km/h의 순으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 각도 변인의 비교에서는 내리막 경사가 오르막 경사에 비해 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(p<.
- 45 degree로 나타나 속도 변인에서의 속도에 의한 차이와 각도 변인의 오르막 경사와 내리막 경사의 비교에서도 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았다. 한편, LTO 순간에서는 오르막 경사(10%)가 111.95±2.80, 115.74±4.88, 117.25±4.47 degree로 나타났고, 내리막 경사(-10%)에서는 104.66±9.25, 109.53±6.07, 110.06±5.40degree로 나타나 속도 변인에서 속도에 의한 차이는 통계적으로 유의한 차이(p<.05)를 나타냈고, 사후검증을 실시한 결과 3km/h<4km/h, 3km/h<5km/h의 순으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 각도 변인의 비교에서도 오르막 경사가 내리막 경사에 비해 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(p<.
- 32 degree로 나타나 속도 변인에서의 속도에 의한 차이와 각도 변인의 오르막 경사와 내리막 경사의 비교에서도 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았다. 한편, LTO 순간에서는 오르막 경사(10%)가 141.13±4.92, 142.05±5.96, 145.80±7.35 degree로 나타났고, 내리막 경사(-10%)에서는 132.51±6.94, 130.49±3.42, 134.02±5.27 degree로 나타나 속도 변인에서 속도에 의한 차이는 통계적으로 유의한 차이(p<.05)가 나타났으며, 사후검증을 실시한 결과 3km/h<5km/h, 4km/h<5km/h의 순으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 각도 변인의 비교에서도 오르막 경사가 내리막 경사에 비해 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(p<.
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