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문제 정의
- 이상과 같이 선행연구들은 핸드스프링 없이 도움닫기에서 앞 공중돌기에 대한 분석이 주로 이루어지고 있고, 각 관절의 각속도에 대한 분석은 거의 이루어지지 않고 있으며, 핸드스프링에서 몸 접어 앞 공중돌기 동작은 아직까지 운동학적으로 분석이 이루어지지 않고 있다. 따라서 실제 현장에서 연속적으로 행해지고 있는 핸드스프링 몸 접고 앞 공중돌기의 동작을 2대의 카메라를 이용한 3차원 동작분석을 통하여 선수나 지도자들에게 중요한 정보를 제공하는데 그 목적이 있다.
제안 방법
- 80m 높이로 지면과 수평으로 설치하였다. 2대의 비디오 카메라를 동작수행지역을 지난 지점에서 광학축(optical axis)이 서로 교차되도록 측면에 설치하였고, 비디오카메라의 필름 속도는 60field/sec로 하였다. 2대의 비디오 카메라를 작동시켜 통제점 막대를 1분 동안 촬영한 다음 통제점 막대를 제거하였다.
- 분석시 디지타이징을 정확하고 용이하게 하기 위해서 대상자에게 랜드마크(landmark)를 관절 부위에 부착시켰다. 각 대상자마다 5회의 동작을 실시하여 가장 우수한 동작으로 판단되는 것 한 동작을 선정하여 분석에 사용하였다.
- 2대의 비디오 카메라를 작동시켜 통제점 막대를 1분 동안 촬영한 다음 통제점 막대를 제거하였다. 대상자의 동작을 촬영할 때 비디오 카메라의 속도에 도달하도록 하기 위하여 대상자가 동작을 하기 3초 전에 동조용 카메라를 작동시켰다. 분석시 디지타이징을 정확하고 용이하게 하기 위해서 대상자에게 랜드마크(landmark)를 관절 부위에 부착시켰다.
- 본 연구는 대학 체조선수 4명을 대상으로 3차원 영상분석을 통하여 핸드스프링 몸 접어 앞 공중돌기동작에 대한 각 국면별 소요시간, 신체중심의 이동변위, 각 관절의 각도변화, 각속도 등을 국면별로 비교 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 대상자의 동작을 촬영할 때 비디오 카메라의 속도에 도달하도록 하기 위하여 대상자가 동작을 하기 3초 전에 동조용 카메라를 작동시켰다. 분석시 디지타이징을 정확하고 용이하게 하기 위해서 대상자에게 랜드마크(landmark)를 관절 부위에 부착시켰다. 각 대상자마다 5회의 동작을 실시하여 가장 우수한 동작으로 판단되는 것 한 동작을 선정하여 분석에 사용하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 실험장비는 3차원 영상분석시스템(Kwon3D 2.1 version; 권영후), 2대의 Video camera(panasonic D-5100), 동조용 타이머(time code generato. SR-50. Horita), 3차원 공간좌표용 통제점틀(control point self-made)을 사용하였다.
- 본 연구의 대상자는 대학선수 4명으로 하였으며, 이 들의 신체적 특성은 과 같다.
이론/모형
- 또한 인체분절의 특성에 대한 신체분절 지수(body segment parameters)는 Plagenhoef(1971)의 자료를 이용하였다. 또한 3차원 좌표 계산은 Abdel-Aziz와 Karara(1971)가 개발한 DLT(direct linear transformation)방식을 사용하였으며, 이때 디지타이징 등과 같은 여러 가지 원인에 의해 발생되는 노이즈에 의한 오차 제거는 Butterworth 2차 저역 통과 필터(low-pass filter)를 이용하여 스무딩(smoothing)하였고, 이때 차단 주파수는 6Hz로 설정하였다.
- 실좌표 계산을 위한 인체 모델의 관절점은 21개로 하였다. 또한 인체분절의 특성에 대한 신체분절 지수(body segment parameters)는 Plagenhoef(1971)의 자료를 이용하였다. 또한 3차원 좌표 계산은 Abdel-Aziz와 Karara(1971)가 개발한 DLT(direct linear transformation)방식을 사용하였으며, 이때 디지타이징 등과 같은 여러 가지 원인에 의해 발생되는 노이즈에 의한 오차 제거는 Butterworth 2차 저역 통과 필터(low-pass filter)를 이용하여 스무딩(smoothing)하였고, 이때 차단 주파수는 6Hz로 설정하였다.
- 자료처리는 K3D 2.1 version 프로그램(Kwon, 1994)을 사용하였다. 기준좌표계는 신체의 좌우방향을 X축, 전후방향을 Y축, 그리고 수직방향을 Z축으로 설정하였다.
성능/효과
- 1. 각 국면별 평균 소요시간은 1국면에서 .13sec, 2국면에서 .18sec, 3국면에서 .4sec, 4국면에서 .3sec, 5국면에서 .4sec로 나타났고, 1국면에서 3국면의 핸드스프링까지는 평균 .35sec, 4국면에서 5국면의 몸 접고 앞 공중돌기동작까지는 평균 .7sec로 나타났으며, 전체 소요시간은 1.44sec를 소요한 것으로 나타났다.
- 3. 각 국면별 평균 견관절 각도는 E1에서 131.6deg, E2에서 153.5deg, E3에서 135.4deg, E4에서 113.4deg, E5에서 39.6deg, E6에서 67.5deg로 나타났으며, 각 국면별 평균 고관절 각도는 E1에서 82.2deg, E2에서 60deg, E3에서 101.9, E4에서 161.2deg, E5에서 97.7deg, E6에서 167deg로 나타났다.
- 4. 각 국면별 평균 견관절 각속도는E1에서 130.9deg/s, E2에서 73.1deg/s, E3에서 -133.9deg/s, E4에서 -194.4deg/s, E5에서 29.4deg/s, E6에서 -50.1deg/s로 나타났으며, 각 국면별 평균 고관절 각속도는 E1에서 -154.7deg/s, E2에서 -96.5deg/s, E3에서 495.9deg/s, E4에서 281.5deg/s, E5에서 90.3deg/s, E6에서 181.7deg/s로 나타났다.
- 이와 같이 홉 스텝에서 손 짚을 때 동체를 숙여줌으로서 짧은 이동변이를 보였고, 손 이탈에서 지면으로부터 다리가 이탈될 때 까지 핸드스프링의 공중동작 시 신체가 완전하게 신전됨으로서 수평이동변위가 크게 증가하는 것으로 나타났으며, 지면으로부터 이탈해서 전방 공중비행까지 몸을 접고 수직상승하여 짧은 수평이동변위를 나타냈다. 그러나 5국면인 후방공중 비행 동안 안전한 착지동작을 수행하기 위해 굴곡 되었던 고관절을 신전해줌으로서 수평이동변위가 증가하는 것으로 나타났다. 권오석과 오정환(2003)에 의하면 핸드스프링 몸 굽혀앞 공중돌기동작과 몸 펴 앞 공중돌기동작의 E5에서 각 각 469.
- 에서 보는 바와 같이 핸드스프링 몸 접어 앞 공중돌기동작 시 신체중심의 평균 수직변화는 E1에서 83.1cm, E2에서 71.3cm, E3에서 78.9cm, E4에서 93.7cm, E5에서 150.8cm, E6에서 97.2cm로 나타났으며, 에서 보는 바와 같이 홉 스텝에서 몸통을 숙여 손 짚기 동작을 함으로서 수직변위가 감소하였고, 다리가 지면으로부터 이탈 될 때 몸 전체가 수직자세로 바로 서는 동작을 수행함으로서 수직변위가 증가하였으며, 충분한 회전량을 높이기 위해 전방 공중비행까지 수직변위가 계속 증가하는 것으로 나타났다.
- 에서와 같이 핸드스프링 몸 접어 앞 공중돌기 동작 시 신체중심의 평균 수평변화는 E1에서 93.2cm, E2에서 138.5cm, E3에서 215.7cm, E4에서 369.2cm, E5에서 450.7cm, E6에서 553.1cm로 나타났으며, 에서 보는 바와 같이 홉 스텝에서 착지까지 수평이동변이가 계속 증가하는 경향을 보이고 있다.
- 이와 같이 홉 스텝(Hop step)하여 손 짚고 다리 차는 동작을 빠르게 함으로서 달려오는 선속도를 유지하고 충분한 회전운동을 하려는 것으로 보여 진다. 이는 3국면의 핸드스프링 공중비행시간을 길게 하고, 4국면의 전방 공중비행은 충분한 회전량을 얻기 위해 몸을 접어줌으로서 최소의 짧은 소요시간을 나타냈으며, 5국면의 후방 공중비행은 안전한 착지동작을 수행하기 위해 몸을 접었다가 펴줌으로서 다른 피험자에 비해 긴 소요시간을 나타냈다.
- 이상을 종합해 보면 홉 스텝에서 손 짚고 다리차서 양손이 이탈되는 순간까지 소요시간을 짧게 하는 것이 충분한 회전운동의 핸드스프링 동작이 이루어질 수 있다. 또한 4국면에서 지면으로부터 이탈 후 몸을 빠르게 접어 충분한 회전량을 확보하는 것이 필요하며, 안전하게 착지를 미리 준비하기 위하여 접었던 몸을 펴 주면서 소요시간을 길게 하는 것이 중요하다.
- 이상을 종합해 볼 때 핸드스프링 몸 접고 앞 공중돌기동작은 홉 스텝에서 손 짚고 다리 찰 때까지 짧은 소요시간과 수평이동변위로 수행하고 손 이탈 후 고관절을 최대한 신전하여 다리가 지면으로부터 이륙 시 고관절의 신전된 자세와 높은 수직위치를 유지하는 것이 중요하고, 이륙 후 견관절과 고관절을 빠르게 굴곡하여 충분한 회전량을 얻는 것이 중요하며, 신체중심의 최고점을 지나 견관절과 고관절을 빠르게 신전하여 회전속도를 감속함으로서 안전한 착지동작을 수행하는데 중요할 것으로 판단된다.
- 7cm로 나타나 유사한 결과를 나타냈지만 약간 짧은 수평이동변위를 나타냈다. 이상을 종합해 볼 때 홉 스텝에서 손 짚고 다리차기까지 짧은 수평이동변위와 핸드스프링 공중동작 동안 신체를 완전하게 신전해줌으로서 긴 수평이동변위가 나타났고, 다리가 지면으로부터 이탈 후 신체중심의 최고높이까지 충분한 회전량을 얻기 위해 몸을 접어줌으로서 짧은 수평이동변위가 나타났으며, 안전한 착지동작을 수행하기 위해 굴곡된 몸을 신전해줌으로서 긴 수평이동변위가 나타났다.
- 1cm로 나타났으며, <그림 4>에서 보는 바와 같이 홉 스텝에서 착지까지 수평이동변이가 계속 증가하는 경향을 보이고 있다. 이와 같이 홉 스텝에서 손 짚을 때 동체를 숙여줌으로서 짧은 이동변이를 보였고, 손 이탈에서 지면으로부터 다리가 이탈될 때 까지 핸드스프링의 공중동작 시 신체가 완전하게 신전됨으로서 수평이동변위가 크게 증가하는 것으로 나타났으며, 지면으로부터 이탈해서 전방 공중비행까지 몸을 접고 수직상승하여 짧은 수평이동변위를 나타냈다. 그러나 5국면인 후방공중 비행 동안 안전한 착지동작을 수행하기 위해 굴곡 되었던 고관절을 신전해줌으로서 수평이동변위가 증가하는 것으로 나타났다.
후속연구
- 이상을 종합해 보면 지면으로 이탈 시 높은 신체중심의 수직위치는 체공높이와 체공시간에 밀접한 관련을 가지고 있으며, 불충분한 높이는 감점의 요인이 되기 때문에 높은 체공높이와 긴 체공시간을 확보하는데 노력을 기울여야 할 것이다.
- 7deg/s로 나타났고, <그림 9>에서 보는 바와 같이 홉 스텝에서 손 짚기까지 -값으로 느린 각속도를 보이다가 손 이탈부터 다리가 지면으로부터 이륙될 때까지 고관절을 빠르게 신전함으로서 고관절 각속도가 빠르게 나타났으며, 이후 공중회전을 위해 고관절 각도를 굴곡함으로서 고관절 각속도가 느리게 나타난 반면에 회전속도를 감속하고 신체를 제어하기 위해 고관절을 신전함으로서 고관절 각속도가 빠르게 나타났다. 이상을 종합해 볼 때 다리가 지면으로부터 이륙 후 고관절 각도를 빠르게 하여 충분한 회전량을 확보하는 것이 중요하며, 신체중심의 최고점을 지나 회전반경을 크게 하여 신체를 제어함으로서 안전한 착지동작을 수행하는 중요한 역할을 할 것으로 판단된다.
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