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문제 정의
- 위의 선행연구에서도 볼 수 있듯이 볼링경기에서 투구동작은 경기력에 영향을 미치는 매우 중요한 요인이다. 따라서 볼링투구동작을 3차원으로 분석하여 볼링 지도자와 볼러에게 보다 효율적인 운동수행을 위한 연구자료를 제공하고자 한다.
- 본 연구는 볼링의 올바른 이해를 위한 볼링 투구동작의 운동 역학적 분석과 더불어 성공적인 볼링투구동작에 대한 각 변인들의 정량적 자료를 확보하는데 그 목적이 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해서 투구동작시 볼의 정점이 되는 지점부터 릴리스된 볼이 레인과 접촉되는 지점까지 신체필요부위의 변위 및 속도를 분석하였다.
- 본 연구는 볼링의 전체구간에 대한 기술과 상호관련성에 대한 올바른 이해를 위하여 볼링 투구동작을 대상으로 영상분석을 시도하였으며 이들에 대한 운동 역학적 변인을 분석함으로써 볼링기술지도에 제공될 수 있는 제반 자료를 추출하기 위하여 실시되었다.
- 본 연구의 목적은 볼링의 투구동작에 대한 운동역학적 분석을 통하여, 각각의 변인들에 대한 정량적 자료를 확보하고, 성공적인 볼링이 이루어질 수 있는 각각의 동작에 대한 효율적인 형태를 규명하고자 시도되었다.
제안 방법
- DLT 통제점 군의 3차원 좌표를 설정하기 위하여 각 국면이 전체적으로 관찰될 수 있는 범위를 설정하여 각각의 통제점 틀을 설치하고, 2대의 카메라를 약 10초간 작동시켜 통제점 군의 좌표화를 위한 자료를 얻은 후 통제점 틀을 제거하고 본 촬영에 착수하였다.
- 백스윙의 정점이 이루어지는 지점 부터 손등이 지면과 수평이 되는 지점까지를 분석하였으며 각각의 단계는 기준점을 원점으로 하여 절대 좌표값으로 선정하였다. 또한 각 단계간의 국면에 대한 변위는 절대 좌표값에 대한 상대 좌표값으로 산출하였다.
- 백스윙의 정점이 이루어지는 지점 부터 손등이 지면과 수평이 되는 지점까지를 분석하였으며 각각의 단계는 기준점을 원점으로 하여 절대 좌표값으로 선정하였다. 또한 각 단계간의 국면에 대한 변위는 절대 좌표값에 대한 상대 좌표값으로 산출하였다.
- 본 연구는 볼링투구동작의 운동역학적 분석Ⅰ에서 실험집단을 우수집단과 비우수집단으로 구성하여 투구동작의 위치와 속도변인에서는 손끝과 어깨를 각도변인에서는 손등, 손목, 어깨에 대해 분석하였으며, 본 연구는 운동역학적 분석Ⅰ과의 연계성을 고려하여 실험집단을 세집단 즉, 우수, 중간, 비우수집단으로 구성하여 분석하였다.
- 본 연구에서는 동조용 타이머로 측정한 각 카메라의 실제 시간(real-time)을 이용하여 3차 spline 함수로 보간(interpolation)하여 두 카메라에서 얻은 자료들을 동조시켰다.
- 손등은 제 2중수지 관절과 제 5중수지 관절을 이은 선을 하나의 분절로 간주하여 분석하였다. 손등은 볼의 회전과 롤링 형태에 영향을 가져올 수 있는 턴(turn)동작에 매우 중요한 요소로서 작용하게 되며 각 단계에 따른 손등에 대한 위치는 <표 1>에 나타난 바와 같다.
- 수치화 작업은 모니터 디지타이징 시스템(Monitor digitizing system)을 이용하였으며, 그 대상은 통제점 틀의 점(Control point)과 볼러의 투구동작으로 구분하였다. 통제점 틀은 32개의 포인트를 일정한 순서에 따라 5회 반복 디지타이징 하였고, 인체분절은 투구된 순서에 따라 디지타이징 하였다.
- 투구동작에 대한 촬영을 위하여 충분하게 연습된 피험자별로 30∼60회에 대한 투구동작을 시도하였다. 이때의 선택된 시기는 스트라이크 포켓 존(1-3번핀 사이)에 볼이 집입된 시기만을 선택하였으며 선택된 시기 가운데 스트라이크가 발생된 3회의 시기와 스트라이크가 발생되지 않은 3회의 시기만을 선택하여 분석하였다.
- 본 연구는 볼링의 올바른 이해를 위한 볼링 투구동작의 운동 역학적 분석과 더불어 성공적인 볼링투구동작에 대한 각 변인들의 정량적 자료를 확보하는데 그 목적이 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해서 투구동작시 볼의 정점이 되는 지점부터 릴리스된 볼이 레인과 접촉되는 지점까지 신체필요부위의 변위 및 속도를 분석하였다.
- 자료산출과정에서 실공간 좌표계의 기준점(원점)은 통제점 틀의 1번 막대(pole)로 하였으며 피험자가 목표 지점으로 투구하는 방향을 Y축(진행방향)으로 하고, 레인에 대하여 수직한 방향을 Z축(상하)방향으로 하였다. 또 Z축에서 Y축으로의 벡터의 외적(cross product)을 X축(좌우)방향으로 하였다.
- 수치화 작업은 모니터 디지타이징 시스템(Monitor digitizing system)을 이용하였으며, 그 대상은 통제점 틀의 점(Control point)과 볼러의 투구동작으로 구분하였다. 통제점 틀은 32개의 포인트를 일정한 순서에 따라 5회 반복 디지타이징 하였고, 인체분절은 투구된 순서에 따라 디지타이징 하였다. 수치화는 동작의 범위를 백스윙의 정점인 프레임으로부터 볼이 릴리스 되어 손등과 레인이 수평이 될 때까지의 프레임으로 정하였다.
- 투구동작에 대한 촬영을 위하여 충분하게 연습된 피험자별로 30∼60회에 대한 투구동작을 시도하였다. 이때의 선택된 시기는 스트라이크 포켓 존(1-3번핀 사이)에 볼이 집입된 시기만을 선택하였으며 선택된 시기 가운데 스트라이크가 발생된 3회의 시기와 스트라이크가 발생되지 않은 3회의 시기만을 선택하여 분석하였다.
- 투구동작을 촬영한 2대의 비디오 카메라에서 얻은 정보는 3차 스플라인 함수(cubic spline function)를 이용하여 0.005초 간격으로 보간(interpolation)하여 동조(synchronization)하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 분석구간은 투구동작의 백스윙 정점부터 볼이 릴리스 되어 레인과 접촉되는 지점까지이며 세부단계는 다음과 같다.
- 볼링 투구동작을 촬영하기 위해 국제공인 규격을 갖추고 있는 B시의 S볼링장에서 180frame/sec 카메라 2대를 설치하여 레인 위에서 직접 실시하였으며 이때의 카메라는 대상자로부터 약 5M 떨어진 곳에서 촬영하였다. 카메라의 높이는 투구장면이 잘 포착되는 높이에 고정을 시켰고 카메라의 위치 또한 투구동작이 잘 포착되는 지점에 설치하였다.
- 연구의 목적을 달성하기 위하여 연구대상을 3개의 수준별 집단으로 선정하였으며 우수집단은 프로 볼링선수 1명과 국가대표 볼링선수 2명, 중간집단은 평균점수 170점 정도의 일반 볼러 3명, 비우수 집단은 평균점수 150점 정도의 일반인 3명을 피험자로 선정하였고 분석시 방향의 일치성을 위해 모두 오른손잡이로 선정하였다.
데이터처리
- 또 Z축에서 Y축으로의 벡터의 외적(cross product)을 X축(좌우)방향으로 하였다. 3차원 실공간 좌표값을 산출한 후 투구동작을 분석하기 위하여 Kwon3D 2.1프로그램을 이용하였다.
- 또한 이에 대한 분석은 우수집단과 중간집단 그리고 비우수집단에 대한 비교분석과 성공과 실패시의 비교분석을 통하여 이루어졌으며 분석된 역학적 변인들에 대한 비교분석을 위하여 일원변량분석(one-way ANOVA)을 사용하였으며, 사후검증은 Tukey방법을 사용하였다.
- 본 연구의 자료 분석 방법은 운동역학적 변인들의 자료를 산출하기 위하여Kwon3D Motion Analysis Package Version 2.1 Program을 사용하였으며, 분석된 변인들의 자료처리를 위하여 MS Excel 과 SPSS(8.0) program을 사용하였다.
이론/모형
- 동조된 2차원 좌표쌍으로부터 3차원 좌표계산은 Abdel-Aziz와 Karara(1971)에 의해 개발되어 Shapiro(1978)등에 의해 확인되고 Walton(1981)에 의해 실용화된 DLT(direct linear transformation)기법을 이용하였다. 3차원 실공간 좌표값의 우연오차 제거는 Butterworth 저역통과 필터(low-pass filter)방법을 이용하여 스무딩(smoothing)하였으며 투구동작의 차단 주파수(cut-off frequency)는 10Hz로 설정하였다.
- 동조된 2차원 좌표쌍으로부터 3차원 좌표계산은 Abdel-Aziz와 Karara(1971)에 의해 개발되어 Shapiro(1978)등에 의해 확인되고 Walton(1981)에 의해 실용화된 DLT(direct linear transformation)기법을 이용하였다. 3차원 실공간 좌표값의 우연오차 제거는 Butterworth 저역통과 필터(low-pass filter)방법을 이용하여 스무딩(smoothing)하였으며 투구동작의 차단 주파수(cut-off frequency)는 10Hz로 설정하였다.
성능/효과
- 둘째, 볼의 회전력을 증가시키기 위해서는 손등의 전후 속도가 빠를수록 유리하지만 급격한 속도증가는 불안정한 투구의 원인이 되었다. 원위 분절을 가속시킬 수 있는 여건이 제공되기 위해서는 근위 분절이 원위 분절을 지지함으로써 원위 분절의 속도가 가장 빠르게 나타나야 하며, 이때 릴리스 단계의 합성 속도 크기는 손끝, 손등, 손목의 순서이었다.
- 우수집단과 같은 경우는 속도의 증가가 비우수 집단에 비하여 큰 것을 의미한다. 따라서 우수집단의 속도 증가로 인한 운동량의 증가에 유리함을 가질 수 있을 것으로 판단된다. 또한 합성속도의 순서에서는 손끝-손등-손목의 순으로 나타났다.
- 또한 릴리스단계에서는 우수집단의 성공시는 2.05m이며 비우수 집단은 1.95m로 나타났고 폴로스로우에서는 우수집단의 성공시가 2.30m이며 비우수 집단은 1.82m로 나타났다. 실패시의 우수집단은 다운스윙에서 1.
- 또한 합성속도의 순서에서는 손끝-손등-손목의 순으로 나타났다. 또한 릴리스시 손끝, 손등, 손목간의 속도 차이는 우수집단이 1.15m/sec, 1.58m/sec이며 비우수 집단은 1.10m/sec, 1.23m/sec로서 우수집단은 비우수 집단에 비하여 손목보다 손등이 빠르게 이동됨으로써 볼의 회전과 속도에 유리함을 얻을 수 있을 것으로 사료된다.
- 또한 릴리스에서 우수집단의 성공과 비우수 집단의 성공, 실패시에서는 유의한 차이가 나타났으며(p<.05) 이러한 요인들이 성공과 실패를 결정짓는 하나의 원인으로 볼 수 있고 비우수 집단은 안정된 투구동작이 이루어진 후에 볼의 속도를 증가시킴으로서 불리한 요인을 제거시킬 수 있는 것으로 사료된다.
- 또한 성공과 실패시의 전후, 상하위치와 합성위치에서 차이가 적게 나타났으며 릴리스시 손끝, 손등, 볼 중심의 좌우 위치는 성공시 0.73m, 0.75m, 0.67m 이었으며 실패시는 0.61m, 0.49m, 0.54m 이었다.
- <그림 8>에서는 볼의 좌우방향(X축)에 대한 우수집단과 비우수 집단의 비교를 나타내고 있다 성공시에는 다운스윙과 폴로스로우에서 속도의 차이가 매우 크게 나타났다. 또한 실패시에는 다운스윙, 릴리스, 폴로스로우에서 속도의 차이가 크게 나타났다. 이는 비우수 집단과 같은 경우는 볼의 속도가 점차적으로 증가되어야 함에도 불구하고 불규칙적인 속도를 나타내기 때문인 것으로 볼 수 있다.
- 또한 우수집단의 성공과 실패시 폴로스로우에 대한 전후위치 차이는 0.17m로서 성공시가 실패시에 비하여 손등이 앞쪽으로 많이 이동된 것으로 나타났으며, 이는 손등의 전후위치를 길게 이동시킴으로써 운동량의 증가에 유리한 것으로 사료된다.
- 손등에 대한 좌우위치가 성공시에는 우수집단과 비우수 집단간에 차이가 적게 나타나고 있다. 또한 전후위치의 변화에 있어서 우수집단과 비우수 집단간에 폴로스로우에서 차이를 나타내고 있으며 각 방향에 대한 위치변화의 비교는 우수집단과 비우수 집단이 비슷한 패턴으로 나타났다.
- 볼의 상하방향(Z축)속도에서는 성공시 우수집단과 비우수 집단의 릴리스와 폴로스로우의 속도차이는 우수집단이 위쪽(+)으로 0.33m/sec의 속도가 증가되었으나 비우수 집단은 아래쪽(-)으로 0.09m/sec의 속도가 증가되었다.
- 볼의 상하위치에서 우수집단과 비우수 집단간의 차이는 탑스윙에서 0.22m의 많은 차이를 보였지만 다운스윙, 릴리스, 폴로스로우 단계에서는 위치차이가 없는 것으로 나타났다. 이는 우수집단에서는 탑스윙부터 다운스윙에 도달되는 상하위치를 크 게 함으로써 위치에너지의 증가를 가져오게 되며 이는 결과에 있어서 유리함을 얻을 수 있을 것으로 사료된다.
- 볼의 좌우방향(X)의 속도에서 성공시 우수집단의 릴리스와 폴로스로우의 속도차이는 폴로스로우시에 +0.16m/sec로 나타났지만 성공시 비우수 집단에서는 -0.30m/sec이었고, 실패시의 우수집단은 -0.60m/sec, 비우수 집단은 -0.12m/sec로서 성공시 우수집단과 성공시 비우수 집단간의 폴로스로 우에서는 유의한 차이가 나타났다(p<.001).
- 셋째, 포워드 스윙을 할 때 손등의 각도가 최대로 굴곡 되어야 볼의 회전과 리프팅을 증가시킬 수 있다. 한편 운동량의 증가를 위해서는 단계별로 어깨의 회전각도가 클수록 유리하다.
- 82m로 나타났다. 실패시의 우수집단은 다운스윙에서 1.85m, 릴리스는 2.11m, 폴로스로우는 2.11m로 나타났으며 성공시의 우수집단은 볼의 전후방향의 위치가 계속해서 앞쪽으로 증가되지만 실패시는 릴리스와 폴로스로우의 위치가 같은 곳에서 동작이 이루어지는 것으로 나타나고 있다.
- 00m로서 좌우로 이동된 폭이 거의 나타나지 않음으로써 매우 안정된 투구동작을 나타내고 있다. 우수집단의 성공시 전후위치는 2국면이 0.21m, 3국면이 0.24m이었으며 비우수 집단의 성공시 전후변위는 2국면이 0.32m, 3국면은 -0.08m로서 성공시는 2국면에서 3국면으로 접어들면서 큰 폭으로 증가된 변화가 있지만 비우수 집단은 오히려 감소되는 것으로 나타났다. 이러한 운동형태는 릴리스에서 폴로스로우로 진행되는 과정에서 비우수 집단은 앞쪽으로 충분히 밀어내지 못하는 형태를 나타내고 있다.
- 전후 방향의 속도에서 우수집단의 성공시 릴리스는 8.25 m/sec, 폴로스로우는 7.75 m/sec이며 비우수 집단은 6.92m/sec, 5.80m/sec로서 우수집단의 성공시와 비우수 집단의 성공시에는 유의한 차이가 나타났다(p<.001).
- 비우수 집단의 성공과 실패시 위치차이는 거의 없는 것으로 볼 수 있으며 이는 성공과 실패시 위치의 요인 보다는 다른 요인에서 기인되는 것으로 볼 수 있다. 전후방향의 위치는 성공시 우수집단에서는 1국면이 1.86m, 2국면이 0.22m, 3국면이 0.25m로 나타났으며 실패시 우수집단에서는 1국면이 1.88m, 2국면이 0.26m, 3국면이 0.00m로 나타났다. 이는 실패시 볼이 전후방향에 대한 변위가 3국면에서 이동되지 않게 됨으로써 운동량 증가에 불리하게된다.
- 08m의 위치에서 동작이 일어났다. 전후위치에서는 성공시 우수집단과 비우수 집단간의 릴리스와 폴로스로우에서 우수집단이 0.10m와 0.42m 앞쪽으로 나와있는 위치에서 투구동작이 일어났으며, 특히 릴리스와 폴로스로우의 차이는 0.32m로서 우수집단은 릴리스가 일어난 후 큰 위치의 차이를 나타내며 앞쪽으로 이동되는 것으로 나타났다(p<.01).
- 즉, 성공시 우수집단에서는 볼의 속도가 계속해서 우측방향으로 속도가 증가되었지만 다른 시기와 집단에서는 볼의 속도가 릴리스 후 폴로스로우가 되면서 좌측방향으로 속도가 증가되는 것으로 나타났다. 성공시 우수집단과 같은 경우는 볼의 리프팅을 더욱더 증가시킴으로써 볼에 대한 회전력의 증가를 목적으로 시도하는 것으로 볼 수 있다.
- 첫째, 볼 회전의 증가를 위해서는 포워드 스윙시 손끝의 상하 움직임과 손등의 좌우 움직임의 차이가 커야한다.
후속연구
- 1) 개인이나 집단의 수준에 대한 변인의 일반화를 위해서는 양적 연구의 증가가 이루어져야 한다.
- 2) 볼의 종류, 지공방법 등의 볼링장비와 환경적 요인으로 볼 수 있는 레인 컨디션에 대한 분석을 시도함으로써 더욱더 넓은 범위의 자료 추출이 가능할 것이다.
- 3) 투구동작에 대한 지면반력의 자료를 산출함으로써 투구동작시의 역학적 정보를 얻을 수 있을 것이다.
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