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문제 정의
- 또한, 뒤공중돌기 동작은 회전계 운동의 기본을 이루는 기술로 교육현장에서도 널리 지도되고 있다. 따라서 본 연구는 체조 마루운동의 기본 기술 중 하나인 뒤공중돌기 동작을 수행하는데 요구되는 핵심 변인을 제시하고 성공시기와 실패시기의 운동학적 특성을 비교분석함으로써 마루운동 수행 및 지도에 도움을 주고자 실시하였다.
- 본 연구는 체조 마루운동의 기본 기술 중 하나인 뒤공중돌기 동작을 수행하는데 요구되는 핵심 변인을 제시하고 성공시기와 실패시기의 운동학적 차이점을 비교분석함으로써 마루운동 수행 및 지도에 도움을 주고자 실시하였다. 뒤공중돌기 동작에 대한 투사변인, 속도변인, 인체각도변인, 각운동량을 분석하였으며 분석결과 다음과 같은 결론에 도달하였다.
- 본 연구에서는 동작 수행시간과 인체중심 및 분절의 속도, 분절의 상대각도와 각운동량을 살펴보았다. 인체가 움직일때는 여러 분절들이 회전을 하게되며 이때 각 분절은 분절의 질량중심에 대해 그리고 전신 질량 중심에 대해 각운동량을 가지게 된다.
제안 방법
- 4대의 카메라로부터 얻은 각각의 2차원좌표는 3차 스플라인 함수에 의한 보간법을 이용하여 동조하였다. 3차 원좌표계산은 Abdel-Azziz와 Karara (1971)가 개발한 직 접선형변환법(Direct Linear Transformation)을 사용하였다.
- 연구대상자가 실시하는 뒤공중돌기 동작을 국제심판이 직접 관찰하도록 하여 이지에서 착지까지 정확한 동작과 착지이후 발의 움직임이 없는 동작을 성공시기동작으로, 이지에서 착지까지 불완전한 동작과 착지이후 발이 움직이는 동작을 실패시기동작으로 구분하였다. 각대상자 별로 4개의 동작을 선정하였는데 기술적 완성도가 높은 성공동작 2개와 기술적 완성도가 낮은 실패동작 2개를 선정하여 분석하였고 각 개인별 평균값을 제시한 후 다시 집단별로 평균 및 표준편차를 제시하였다.
- 본 연구를 위해 Digital video camcorder를 동작이 수행되는 전측면에 2대 후측면 상단에 2대 총 4대를 설치하였으며 각 카메라의 상단에 비디오 라이트(light)를 설치하였다. 공간좌표설정을 위해 통제점의 좌표를 미리 알 수 있는 통제점틀을 높이 2m 폭 1m 길이 2m로 조립하여 녹화 한 다음 제거하였고 카메라의 동요없이 실험이 끝날 때까지 녹화를 진행하였다. 연구대상자들은 상의를 탈의하고 하의는 반타이즈를 착용한 다음 인체관절과 분절에 총 32개의 마커를 부착하였다<그림 1>.
- 각 구간에서 손분절의 속도와 최대속도가 실패시기에 비해 높게 나타나 투사속도를 크게 해주고 있었으며 이를 통해 상하이동변위가 크게 나타났다. 도약국면(e2)에서 고관절각도와 무릎관절각도 변화를 크게하여 도약의 최적조건을 수행하고 있었으며 인체중심이 최고점에 이르는 지점을 기점으로 최대로 굴곡하여 관성모멘트를 줄여 회전속도를 크게 하였다. 또한 도약국면에서 상지 분절은 실패시기에 비해 더 크게 신전하여 어깨를 중심으로 상지분절의 각도변화를 크게 함으로써 운동량을 증가시켰다.
- 본 연구는 체조 마루운동의 기본 기술 중 하나인 뒤공중돌기 동작을 수행하는데 요구되는 핵심 변인을 제시하고 성공시기와 실패시기의 운동학적 차이점을 비교분석함으로써 마루운동 수행 및 지도에 도움을 주고자 실시하였다. 뒤공중돌기 동작에 대한 투사변인, 속도변인, 인체각도변인, 각운동량을 분석하였으며 분석결과 다음과 같은 결론에 도달하였다.
- 0Hz로 하였다. 상체에 11개 하지에 21개의 반사마커를 부착하여 인체의 관절중심점을 계산하였다. 좌우고관절은 Tylkowsky 방식(Tylkowsy, Simon & Mansour, 1982)을 이용하여 계산하였으며 좌우 무릎관절과 발목관절 중심점은 Midpoint(임비오 등, 2007) 방식을 이용하여 계산하였다.
- 실패시기의 뒤공중돌기 동작은 성공시기에 비해 투사속도는 작았으나 투사각도가 크게 나타났으며 전체 동작소요시간이 성공시기에 비해 작게 나타났다. 손분절의 속도와 최대속도는 성공시기에 비해 작은 것으로 나타나 인체중심높이가 작아지는 결과를 초래하였으나 투사각도를 크게하여 후방으로의 이동변위를 크게 하였다. 도약국면(e2)에서 고관절각도와 무릎관절각도변화가 성공시기에 비해 작게 나타나 최적도약조건이 이루어지지 않았고 인체중심이 최고점에 이르는 시점에 서는 성공시기에 비해 더 큰 각도를 보여 회전속도가 높지 않았다.
- 마커를 부착한 이후 충분한 연습동작을 실시하였다. 연구대상자가 실시하는 뒤공중돌기 동작을 국제심판이 직접 관찰하도록 하여 이지에서 착지까지 정확한 동작과 착지이후 발의 움직임이 없는 동작을 성공시기동작으로, 이지에서 착지까지 불완전한 동작과 착지이후 발이 움직이는 동작을 실패시기동작으로 구분하였다. 각대상자 별로 4개의 동작을 선정하였는데 기술적 완성도가 높은 성공동작 2개와 기술적 완성도가 낮은 실패동작 2개를 선정하여 분석하였고 각 개인별 평균값을 제시한 후 다시 집단별로 평균 및 표준편차를 제시하였다.
- 공간좌표설정을 위해 통제점의 좌표를 미리 알 수 있는 통제점틀을 높이 2m 폭 1m 길이 2m로 조립하여 녹화 한 다음 제거하였고 카메라의 동요없이 실험이 끝날 때까지 녹화를 진행하였다. 연구대상자들은 상의를 탈의하고 하의는 반타이즈를 착용한 다음 인체관절과 분절에 총 32개의 마커를 부착하였다<;그림 1>.
- 제자리 뒤공중돌기 동작 중 공중돌기에 해당되는 상승구간(p3)과 하강구간(p4)의 각운동량을 살펴보았으며 그 결과는 과 같다.
- 제자리 뒤공중돌기 수행 시 투사변인 즉, 투사속도 (인체중심속도), 투사각도(인체중심속도벡터와 -y축사이의 각도), 투사높이(직립자세에서 인체중심높이-투사순간 인체중심높이)와 착지높이(직립자세에서 인체중심높이-착지순간 인체중심높이)를 살펴보았으며 그 결과는 과 같다.
대상 데이터
- 이들은 모두 초등학교 때부터 체조에 입문하여 실험동작인 뒤공중돌기동작을 무리 없이 수행할 수 있는 선수들이었다. 본 연구를 위해 Digital video camcorder를 동작이 수행되는 전측면에 2대 후측면 상단에 2대 총 4대를 설치하였으며 각 카메라의 상단에 비디오 라이트(light)를 설치하였다. 공간좌표설정을 위해 통제점의 좌표를 미리 알 수 있는 통제점틀을 높이 2m 폭 1m 길이 2m로 조립하여 녹화 한 다음 제거하였고 카메라의 동요없이 실험이 끝날 때까지 녹화를 진행하였다.
- 본 연구의 대상자는 2007년 현재 대한체조협회에 선수등록이 되어있는 상비군의 남자체조선수 3명(신장 : 167.3±2.4cm, 나이 : 22.0±1.0yr., 체중 : 64.4±2.3kg)을 대상으로 실시하였다. 이들은 모두 초등학교 때부터 체조에 입문하여 실험동작인 뒤공중돌기동작을 무리 없이 수행할 수 있는 선수들이었다.
데이터처리
- 뒤공중돌기 동작에 대한 성공시기와 실패시기의 동작 간에 역학적 변인의 차이를 살펴보기 위해 독립 t검증을 실시하였다. 이때 유의수준은 p=.
이론/모형
- 4대의 카메라로부터 얻은 각각의 2차원좌표는 3차 스플라인 함수에 의한 보간법을 이용하여 동조하였다. 3차 원좌표계산은 Abdel-Azziz와 Karara (1971)가 개발한 직 접선형변환법(Direct Linear Transformation)을 사용하였다. 디지타이징에서 발생되는 노이즈에 의한 오차는 Butterworth Low-Pass를 이용하여 스무딩(smoothing)하였으며 이때 차단주파수는 8.
- 좌우고관절은 Tylkowsky 방식(Tylkowsy, Simon & Mansour, 1982)을 이용하여 계산하였으며 좌우 무릎관절과 발목관절 중심점은 Midpoint(임비오 등, 2007) 방식을 이용하여 계산하였다. 관절중심점을 계산한 후 인체를 총 15개의 분절로 분류하였으며 인체 분절 모수치(Body segment parameter)는 Zatsiorsky, Selnyanov & Chugunova(1990)의 해부학적 측정계수들을 이용하여 얻었다.
- 상체에 11개 하지에 21개의 반사마커를 부착하여 인체의 관절중심점을 계산하였다. 좌우고관절은 Tylkowsky 방식(Tylkowsy, Simon & Mansour, 1982)을 이용하여 계산하였으며 좌우 무릎관절과 발목관절 중심점은 Midpoint(임비오 등, 2007) 방식을 이용하여 계산하였다. 관절중심점을 계산한 후 인체를 총 15개의 분절로 분류하였으며 인체 분절 모수치(Body segment parameter)는 Zatsiorsky, Selnyanov & Chugunova(1990)의 해부학적 측정계수들을 이용하여 얻었다.
성능/효과
- 성공시기의 뒤공중돌기 동작은 실패시기에 비해 투사속도는 크고 투사각도는 작게 나타났으며 전체 동작 소요시간이 실패시기에 비해 길게 나타났다. 각 구간에서 손분절의 속도와 최대속도가 실패시기에 비해 높게 나타나 투사속도를 크게 해주고 있었으며 이를 통해 상하이동변위가 크게 나타났다. 도약국면(e2)에서 고관절각도와 무릎관절각도 변화를 크게하여 도약의 최적조건을 수행하고 있었으며 인체중심이 최고점에 이르는 지점을 기점으로 최대로 굴곡하여 관성모멘트를 줄여 회전속도를 크게 하였다.
- 고관절각도에서 통계적 검증을 실시한 결과 어깨가 최대로 과신전된 시점(e2)에서 두시기간에 유의한 차이 보이는 것으로 나타났다(p<.001). 또한, 발이 지면에서 이지하는 시점(e3)과 인체중심이 최대 높이에 도달하는 시점(e4)에서 두시기간에 유의한 차이를 보이는 것으로 나타났다(p<.
- 05). 그러나 뒤공중돌기의 인체중심궤적을 그림 3에서 살펴보면 성공시기(S-G)는 후방으로 많은 이동을 보이기보다는 상하이동을 크게하여 높은 체공을 얻고 이를 바탕으로 기술의 완성도를 높이는 것으로 나타났다. 실패시기(F-G)에서는 후방으로의 이동이 크고 상하이동이 작아 체공 높이가 크지 않음으로 인해 실패의 원인을 제공하는 것으로 나타났다.
- 손분절의 속도와 최대속도는 성공시기에 비해 작은 것으로 나타나 인체중심높이가 작아지는 결과를 초래하였으나 투사각도를 크게하여 후방으로의 이동변위를 크게 하였다. 도약국면(e2)에서 고관절각도와 무릎관절각도변화가 성공시기에 비해 작게 나타나 최적도약조건이 이루어지지 않았고 인체중심이 최고점에 이르는 시점에 서는 성공시기에 비해 더 큰 각도를 보여 회전속도가 높지 않았다. 또한, 도약국면에서 상지분절은 성공시기 에 비해 더 작은 신전을 보임으로 인해 어깨관절을 중심으로 상지분절의 각도변화가 작아 운동량이 크지 않았고 이는 뒤공중돌기 상승구간에서 각운동량이 성공집단에 비해 작게 나타나 인체의 회전 운동에 크게 기여하지 못하였다.
- 42deg.를 보여 성공시기가 실패시기에 비해 더 많은 굴곡을 보이고 있어 공중에서 회전속도를 빠르게 하는 데 더 효과적임을 알 수 있다. 착지국면인 e5에서는 성공시기가 실패시기에 비해 더 큰 각도를 보이고 있는데 이는 착지하면서 인체를 똑바로 세워야 기술의 완성도가 높다는 점에서 고관절각도가 커야 한다.
- 이는 공중동작 시 관성모멘트를 줄여 회전하려는 경향이 성공시기에서 보다 크다는 것을 보여주고 있다. 무릎관절각도에 대한 통계적 검증을 실시한 결과 어깨관절이 최대로 과신전된 시점인 e2(p<.001)와 인체중심이 최대 높이에 도달하는 시점 e4(p<.05)에서 유의한 차이를 보이는 것으로 나타났다.
- 성공시기의 뒤공중돌기 동작은 실패시기에 비해 투사속도는 크고 투사각도는 작게 나타났으며 전체 동작 소요시간이 실패시기에 비해 길게 나타났다. 각 구간에서 손분절의 속도와 최대속도가 실패시기에 비해 높게 나타나 투사속도를 크게 해주고 있었으며 이를 통해 상하이동변위가 크게 나타났다.
- 93m/s를 보여 성공시기의 최대속도가 실패시기에 비해 더 큰 것으로 나타났다. 손 분절 속도에서 두 시기 간에 차이를 검증한 결과 p2구간, 즉 어깨관절의 최대 과신전 상태에서 발이 지면을 이지하는 구간까지에서 통계적으로 유의한 차이를 보이고 있었다(p<.05). 또한, 이 구간에서 최대속도가 발생하는데 두 시기 간에 역시 유의한 차이를 보이는 것으로 나타났다(p<.
- 그러나 뒤공중돌기의 인체중심궤적을 그림 3에서 살펴보면 성공시기(S-G)는 후방으로 많은 이동을 보이기보다는 상하이동을 크게하여 높은 체공을 얻고 이를 바탕으로 기술의 완성도를 높이는 것으로 나타났다. 실패시기(F-G)에서는 후방으로의 이동이 크고 상하이동이 작아 체공 높이가 크지 않음으로 인해 실패의 원인을 제공하는 것으로 나타났다.
- 실패시기의 뒤공중돌기 동작은 성공시기에 비해 투사속도는 작았으나 투사각도가 크게 나타났으며 전체 동작소요시간이 성공시기에 비해 작게 나타났다. 손분절의 속도와 최대속도는 성공시기에 비해 작은 것으로 나타나 인체중심높이가 작아지는 결과를 초래하였으나 투사각도를 크게하여 후방으로의 이동변위를 크게 하였다.
- 착지국면인 e5에서는 성공시기가 실패시기에 비해 더 큰 각도를 보이고 있는데 이는 착지하면서 인체를 똑바로 세워야 기술의 완성도가 높다는 점에서 고관절각도가 커야 한다. 위에서 살펴본 결과 고관절을 중심으로 몸통분절과 대퇴분절이 도약국면인 e2와 이지국면인 e3, 최고점인 e4에서 모두 성공시기가 실패시기에 비해 더 많은 굴곡을 보여 동작수행의 완성도를 높이는 것으로 나타났다.
- 위의 결과에 의하면 p1~p4구간의 소요시간은 성공시기에서 근소하게 큰 것으로 나타났다. 특히 준비구간인 p1에서 성공시기의 소요시간이 다소 길었고, 인체중심이 최고점인 지점에서 착지하는 구간까지인 p4에서 성공시기의 소요시간이 다소 길게 나타났는데 이는 체공시간이 길게 나타났음을 보여주고 있다.
- 위의 결과에서 두시기 모두 x축을 중심으로 회전하는 운동량이 p3와 p4구간에서 크게 나타나고 있으며 p4보다는 p3구간에서 보다 크게 나타나고 있다. 이는 최고점에 도달하는 구간(p3)에서 인체의 회전이 거의 완성되고 하강구간(p4)에서는 인체관절을 신전시켜 관성모멘트를 증가시킨다.
- 위의 결과에서 성공시기의 투사변인을 살펴보면 투 사속도는 2.60±0.00m/s, 투사각도는 114.77± 2.99deg, 투사높이는 0.60±0.40cm, 착지높이는 26.53±1.60cm를 보였다. 그리고 실패시기의 투사변인을 살펴보면 투사속도는 2.
- 또한 도약국면에서 상지 분절은 실패시기에 비해 더 크게 신전하여 어깨를 중심으로 상지분절의 각도변화를 크게 함으로써 운동량을 증가시켰다. 이를 바탕으로 뒤공중돌기 상승구간 (p3)에서 x축을 중심으로한 각운동량이 크게 나타나 인체의 회전 운동에 기여하는 것으로 나타났다.
- p2와 p3, 그리고 p4구간에서 y축은 실패시기가 근소하게 크게 나타났고 z축은 성공시기가 더 크게 나타났다. 전반적으로 성공시기는 z축 즉, 상하이동이 크게 나타난 반면 실패시기는 y축 즉, 후방으로의 이동이 크게 나타났다. 구간별 인체중심변위에 대한 두시기 간의 차이를 검증한 결과 p1의 z축 변위에서 유의한 차이를 보이고 있었다(p<.
- 전체구간에서 성공시기의 손 속도가 더 크게 나타나고 있다. 최대속도는 두 시기 모두 p2구간에서 나타났으며 성공시기는 13.73m/s, 실패시기는 12.93m/s를 보여 성공시기의 최대속도가 실패시기에 비해 더 큰 것으로 나타났다. 손 분절 속도에서 두 시기 간에 차이를 검증한 결과 p2구간, 즉 어깨관절의 최대 과신전 상태에서 발이 지면을 이지하는 구간까지에서 통계적으로 유의한 차이를 보이고 있었다(p<.
- 80cm를 보였 다. 투사속도는 성공시기가 더 크게 나타났으며 투사각도는 실패시기가 더 크게 나타났다. 그리고 투사높이와 착지높이 모두 두 시기에서 비슷한 결과를 보여주었다.
- 성공시기의 투사각도가 실패집단의 투사각도 보다 작고 투사속도를 크게 함으로써 인체중심의 최고높이를 상승시키는 주요인이 되고 있다. 투사체 변인 중에서 투사속도가 두시기 간에 유의한 차이를 보이는 것으로 나타났다 (p<.01).
- 위의 결과에 의하면 p1~p4구간의 소요시간은 성공시기에서 근소하게 큰 것으로 나타났다. 특히 준비구간인 p1에서 성공시기의 소요시간이 다소 길었고, 인체중심이 최고점인 지점에서 착지하는 구간까지인 p4에서 성공시기의 소요시간이 다소 길게 나타났는데 이는 체공시간이 길게 나타났음을 보여주고 있다. 소요시간중 p1에서 성공과 실패시기 간에 유의한 차이를 보이 는 것으로 나타났다(p<.
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