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문제 정의
- 본 연구는 스쿼시 포핸드 드라이브 동작의 임팩트시 운동학적 주요요인을 분석하기 위하여 백스윙 정점에서 시작하여 임팩트, 팔로스로우까지 영상을 분석하여 중요 운동학적 변인으로 소요시간, 위치, 각도, 속도, 각속도를 산출하였다. 그 결과는 다음과 같다.
제안 방법
- 통제점틀이 카메라 필드 안에 들어오도록 줌렌즈를 맞추고 또한 켐코더의 촬영 속도를 60field/sec로 하고 노출시간(exposure time)을 1/2,000로 하였다. 4대의 고속 디지털 카메라를 작동시켜 통제점틀을 3분~4분 동안 촬영한 후 통제점틀을 제거하였으며 피험자의 복장은 몸에 붙는 짧은 반바지를 착용하고 인체 관절에 21개, 라켓에 3개의 반사마커(reflect maker)를 부착하였다. 정확성을 측정하기 위해서는 피험자가 풀 스윙할 때 맞은 공이 front wall을 맞고 리턴되었을 때 가장 효율적으로 back wall에 도달하기까지의 거리를 계산한 지면으로부터 1m50cm 높이, 피험자와의 거리 7m에 타켓(지름 50cm)을 설치하였으며, 실험 보조자(코치)가 1m50cm 높이에서 바닥에 떨어뜨려준 볼을 피험자가 보고 쳐낼 수 있는 위치에 라켓을 놓았다.
- 견관절 회전 각속도와 고관절 회전 각속도는 좌측에서 우측 방향의 벡터와 가상의 축(y축) 벡터와의 상대적 각속도를 산출하였고, 손목 각속도는 손목관절을 축으로 하여 손끝으로 이어지는 벡터와 팔꿈치 관절로 이어지는 벡터의 상대적 각속도로 산출하였다.
- 신체 각 관절점과 양 벡터에 대한 상대각도는 <표 7>과 <그림 8>에 나타난 바와 같다. 견관절 회전각과 고관절회전각의 좌측에서 우측 방향의 벡터와 가상의 축(y축) 벡터와의 상대각으로 산출하였고, 손목각은 손목관절을 축으로 하여 손끝으로 이어지는 벡터와 팔꿈치 관절로 이어지는 벡터의 상대각으로 산출하였다. 또한 상체 전경각은 body vector를 기준으로 한 몸통의 상대각도를 산출하였다.
- 견관절 회전각과 고관절회전각의 좌측에서 우측 방향의 벡터와 가상의 축(y축) 벡터와의 상대각으로 산출하였고, 손목각은 손목관절을 축으로 하여 손끝으로 이어지는 벡터와 팔꿈치 관절로 이어지는 벡터의 상대각으로 산출하였다. 또한 상체 전경각은 body vector를 기준으로 한 몸통의 상대각도를 산출하였다.
- 백스윙부터 팔로스로우까지를 전체 국면으로 설정하여 분석하였으며, 각각의 단계는 신체중심을 원점(origin point)으로 기준을 선정하여 라켓헤드, 좌측견관절, 우측 손목, 좌측고관절의 좌표 차이 값을 산출하였다. 각 피험자별 신체 주요 분절에 대한 위치 좌표 값은 <표 4>이며, 신체중심을 기준으로 한 신체분절의 좌표 차이 값은 <표 5>에 나타난 바와 같다.
- 정확성을 측정하기 위해서는 피험자가 풀 스윙할 때 맞은 공이 front wall을 맞고 리턴되었을 때 가장 효율적으로 back wall에 도달하기까지의 거리를 계산한 지면으로부터 1m50cm 높이, 피험자와의 거리 7m에 타켓(지름 50cm)을 설치하였으며, 실험 보조자(코치)가 1m50cm 높이에서 바닥에 떨어뜨려준 볼을 피험자가 보고 쳐낼 수 있는 위치에 라켓을 놓았다. 볼은 정적인 실험실에서 이뤄지는 만큼 탄성력이 가장 좋은 연습볼로 하였으며, 라켓은 피험자들이 라켓에 민감한 점을 고려하여 피험자들이 평소 사용하는 라켓을 사용하도록 하였다. 피험자는 준비운동과 드라이브 연습을 하게하고, 한 사람씩 지정된 위치에 서서 스탠스를 자기 자신에게 맞게 벌린 다음 준비자세를 취하게 하고 촬영을 시작하였다.
- 분석된 변인들의 자료처리를 위하여 MS Excell(2003)로 산출된 자료를 전환하여 국면별 자료와 그래프를 도식화하였다.
- 4대의 고속 디지털 카메라를 작동시켜 통제점틀을 3분~4분 동안 촬영한 후 통제점틀을 제거하였으며 피험자의 복장은 몸에 붙는 짧은 반바지를 착용하고 인체 관절에 21개, 라켓에 3개의 반사마커(reflect maker)를 부착하였다. 정확성을 측정하기 위해서는 피험자가 풀 스윙할 때 맞은 공이 front wall을 맞고 리턴되었을 때 가장 효율적으로 back wall에 도달하기까지의 거리를 계산한 지면으로부터 1m50cm 높이, 피험자와의 거리 7m에 타켓(지름 50cm)을 설치하였으며, 실험 보조자(코치)가 1m50cm 높이에서 바닥에 떨어뜨려준 볼을 피험자가 보고 쳐낼 수 있는 위치에 라켓을 놓았다. 볼은 정적인 실험실에서 이뤄지는 만큼 탄성력이 가장 좋은 연습볼로 하였으며, 라켓은 피험자들이 라켓에 민감한 점을 고려하여 피험자들이 평소 사용하는 라켓을 사용하도록 하였다.
- 공이 날아가는 방향을 y축으로 설정하고, 피험자의 전후를 x방향으로 위치시켰으며, z방향은 x, y축이 수직으로 만나는 점에 대해 수직하 방향으로 설정하였다. 촬영은 10회이상 실시하여 가장 타켓에 정확하게 맞고 이상적이라고 판단되는 3회의 동작만을 전문가 집단과 상의하여 채택하고 이를 평균한 값을 분석하였다.
- 촬영도구의 배치는 연구 대상자의 포핸드 드라이브 동작에 지장이 없는 실내 넓은 실험실 공간에서 통제점틀을 세우고 4대의 고속 디지털 켐코더는 좌표 기준으로부터 각각 8m 떨어진 곳에 렌즈 중심의 높이가 1m가 되도록 삼각대 위에 수평상태로 설치하였다. 통제점틀이 카메라 필드 안에 들어오도록 줌렌즈를 맞추고 또한 켐코더의 촬영 속도를 60field/sec로 하고 노출시간(exposure time)을 1/2,000로 하였다. 4대의 고속 디지털 카메라를 작동시켜 통제점틀을 3분~4분 동안 촬영한 후 통제점틀을 제거하였으며 피험자의 복장은 몸에 붙는 짧은 반바지를 착용하고 인체 관절에 21개, 라켓에 3개의 반사마커(reflect maker)를 부착하였다.
- 볼은 정적인 실험실에서 이뤄지는 만큼 탄성력이 가장 좋은 연습볼로 하였으며, 라켓은 피험자들이 라켓에 민감한 점을 고려하여 피험자들이 평소 사용하는 라켓을 사용하도록 하였다. 피험자는 준비운동과 드라이브 연습을 하게하고, 한 사람씩 지정된 위치에 서서 스탠스를 자기 자신에게 맞게 벌린 다음 준비자세를 취하게 하고 촬영을 시작하였다. 준비동작에서 ‘시작’이란 구령에 따라 실험 보조자가 볼을 바닥에 떨어뜨리고, 피험자는 바닥에 있는 라켓에 튕겨 올라오는 볼을 보고 스윙하도록 실시하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 피험자는 경력이 5년 이상인 일반부 남자선수 3명을 대상으로 실시하였으며, 이들의 신체적 특성은 과 같다.
- 촬영도구의 배치는 연구 대상자의 포핸드 드라이브 동작에 지장이 없는 실내 넓은 실험실 공간에서 통제점틀을 세우고 4대의 고속 디지털 켐코더는 좌표 기준으로부터 각각 8m 떨어진 곳에 렌즈 중심의 높이가 1m가 되도록 삼각대 위에 수평상태로 설치하였다. 통제점틀이 카메라 필드 안에 들어오도록 줌렌즈를 맞추고 또한 켐코더의 촬영 속도를 60field/sec로 하고 노출시간(exposure time)을 1/2,000로 하였다.
이론/모형
- 본 연구의 자료처리는 통제점 좌표화와 인체관절 중심점의 좌표화, 동조, DLT(Abdel-Aziz와 Karah(1971) 방법과 Butterworth의 저역통과필터(Low-Pass filter)를 사용하여 차단주파수(Cut-off frequency) 10hz로 평활화하여 노이즈(noise)를 제거하였으며 좌표분석과 데이터 자료산출은 권영후(Kwon 2004)가 개발한 Kwon3D Motion Analysis Package Version 3.1 Program을 사용하였다.
성능/효과
- 1. 스쿼시 포핸드 드라이브 스윙시 각 국면별 소요시간은 백스윙에서 임팩트 구간보다 임팩트에서 팔로스로우 구간까지가 더 짧은 것으로 나타났다. 정확성과 관련한 측면에서는 동작시간이 긴 경우가 좋다고 하겠으나, 상대방의 빠른 반구에 대한 대체능력이 무엇보다 요구되는 스쿼시에 있어서는 팔로스로우 동작이 간결할수록 좋다고 볼 수 있다.
- 2. 각 분절의 위치 변화를 보면, 임팩트시 좌·우(x축) 방향 신체중심과 신체분절의 좌표 차이값이 가장 낮은 것은 좌측 견관절이고, 다음이 좌측 고관절이며, 라켓헤드와 우측 손목의 경우 신체중심으로부터 비교적 많은 차이를 나타냈다. 또 상·하(z축) 방향의 경우 신체중심이 임팩트에서 가장 낮고, E3에서 가장 높았는데, 좌측 고관절을 기준으로 한 우측 손목의 변위차는 E1에서 E2까지는 고관절의 위치 변화없이 우측 손목이 .
- 3. 각 분절의 이동속도에서, 고관절, 견관절이 먼저 가속화되고, 이후 손목이 가속화 되어 피험자 모두 우측 손목과 라켓헤드가 최고속도에 달하여 임팩트되어 효과적인 스윙을 하는 것으로 관찰되었다. 임팩트시 정확한 타이밍으로 최고속도에 달하여 타격하는 것은 무엇보다 중요하다.
- 4. 각 분절의 각도에서는 우측 손목 각도가 백스윙에서 가장 작고 임팩트 순간에 가장 컸으며, 다시 팔로스로우 구간에서는 점점 작아졌다. 또 상체 전경각과 고관절 회전각, 견관절 회전각의 경우에는 E1에서 E3 전구간까지 점점 작아지는 경향을 보였다.
- 5. 각 분절의 각속도에서 피험자 A의 경우 고관절이 먼저 움직여 가장 큰 변화의 폭을 보이다가 임팩트 직전에 우측 손목과 좌측 고관절, 좌측 견관절 모두 최대값으로 스윙하여 효과적인 스윙을 하였다.
- 각 분절의 이동속도의 순서를 보면 과 같이 고관절, 견관절이 먼저 가속화되고, 이후 손목이 가속화되는 것을 관찰할 수 있으며, 피험자 모두 우측 손목과 라켓헤드가 최고속도에 달하여 임팩트되어 효과적인 스윙을 한 것으로 나타났다.
- 스윙시 각 국면별 소요시간은 에서 보는 바와 같이 전체 평균시간이 A의 경우 .49초, B는 .52초, C는 .56초로 개인간에는 .03초의 차이를 나타냈고, 피험자간의 국면별 소요시간을 살펴보면, 1국면에 소요되는 시간이 A와 B의 경우 평균 .27초, C의 경우 .36초였고, 2국면에 소요되는 시간은 A가 .22초, B가 .24초, C가 .20초로 나타났다.
- 피험자 A의 경우 고관절이 먼저 움직여 가장 큰 변화의 폭을 보이다가 임팩트 직전에 우측 손목과 좌측 고관절, 좌측 견관절 모두 최대값을 보이며 스윙하여 효과적인 스윙을 하였고, 특히 E2에서 견관절이 -426.56°/sec로 피험자중 가장 빠른 속도를 나타냈는데, 이는 에서와 같이 임팩트 직전 고관절이 -828.33°/sec까지 증가한 결과로 보여지며, 피험자 B의 경우 고관절의 각속도가 전반적으로 느린데 비하여 손목의 각속도가 E2에서 575.97°/sec로 매우 커서 느린 고관절 각속도의 보상적인 결과로 나왔다고 사료된다.
- 피험자 전체 평균 우측 손목 각도는 E1에서 111.37°, E2에서 142.85°, E3에서 140.76°인 것으로 나타났고, 피험자 개인간에도 E1에서 가장 작았다가 E2에서 많은 차이를 보이며 손목 각도가 커졌다. 이는 백스윙시 빠른 이동을 위한 것이고 강한 임팩트 순간을 위해서는 포워드 스윙시 인체 원위단인 라켓헤드의 속도를 크게 하여 강하게 스윙하려는 영향 때문에 상대적으로 각도가 커졌다가 마지막 정확성과 안정성을 고려하여 손목각도가 작아지는 경향을 보인 것으로 사료된다.
- 피험자 전체 평균의 신체중심, 라켓헤드, 좌측 견관절, 우측 손목, 좌측 고관절 좌·우(x축) 좌표 값은 E1에서 .52±.06, .90±.10, .74±.05, .49±.09, .48±.06m로 나타났으며, 이때의 신체중심을 기준으로 한 각 신체분절의 좌표 차이 값, 상대값은 -.38, -.22, .03, .05m로 나타났는데, 이때 E2에서 전체 평균 좌표 값은 .61±.03, 1.19±.08, .66±.03, .94±.06, .45±.03m였으며 신체분절의 좌표 차이 값은 -.57, -.05, -.33, .16m로 나타났다. E3에서 전체 평균 좌표 값은 .
후속연구
- 6. 본 연구의 결과는 스쿼시 포핸드 드라이브 동작에서의 임팩트시 선수들의 자세를 정량적으로 평가하는데 도움이 될 것이다. 추후 볼머신 등을 이용하여 시합 상황과 같이 달려가서 스트로크 할 수 있도록 설정하고 포핸드 드라이브 전 구간에 대한 분석이 필요할 것으로 사료된다.
- 스윙은 짧은 순간에 이루어지므로 눈으로 관찰하기가 어렵고 각자의 경험과 느낌이 다르기 때문에 스윙 동작시 과학적인 중요한 변인들의 기준척도가 필요하다. 이에 본 연구의 결과는 스쿼시 포핸드 드라이브 동작의 임팩트시 자세를 정량적으로 평가할 수 있는 기준을 제시함으로써 스쿼시 선수들의 기량향상에 기여할 수 있을 것이다.
- 본 연구의 결과는 스쿼시 포핸드 드라이브 동작에서의 임팩트시 선수들의 자세를 정량적으로 평가하는데 도움이 될 것이다. 추후 볼머신 등을 이용하여 시합 상황과 같이 달려가서 스트로크 할 수 있도록 설정하고 포핸드 드라이브 전 구간에 대한 분석이 필요할 것으로 사료된다.
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