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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 태권도 겨루기 경기 시에 사용빈도가 많고, 득점력이 높은 반달차기 동작을 운동학적 변인분석과 근전도를 통한 근 동원 양상을 분석함으로서 태권도 선수 및 지도자들에게 반달차기의 주동근 및 효율적인 자세를 규명하여 태권도 겨루기 경기의 질적 향상과 선수들의 기량 향상 및 올바른 지도법을 제시하고, 태권도 발차기 연구에 기초자료를 제공하는데 연구 목적이 있다.
- 본 연구는 태권도 겨루기 경기에서 많이 사용되고 있는 받아차기 종류 중에서 반달차기 동작을 운동학적 변인과 근전도 분석을 위해 카메라와 근전도 시스템을 사용하여 규명함으로써 태권도 겨루기 선수들과 지도자들에게 보다 효율적인 반달차기 수행 능력을 위한 연구 목적이 있었으며, 운동학적변인과 근전도 변인들을 분석한 결론은 다음과 같다.
- 본 연구는 태권도 반달차기 동작 시 운동학적 변인들과 근전도 변인들을 우수선수집단과 비우수선수집단간의 비교분석함으로서 반달차기 동작에 대한 올바른 수행방법을 규명하여 태권도 지도자들이나 선수들에게 기초지식을 제공함으로서 경기력향상에 도움을 주고자하였으며, 연구결과에 따른 논의 할 점은 다음과 같다.
제안 방법
- 5초 동안 측정된 자료는 영상분석을 통하여 차는 발이 이지되는 순간부터 임팩트 순간까지로 구간을 정하여 근전도 값을 산출하였으며, 측정된 EMG raw data는 잡음(noise)을 제거하기 위해 전파정류(full wave rectification)를 실시하였다.
- EMG 자료는 50ms의 평균(mean)을 이용하여 평활화(smoothing) 한 후 발견된 최대값을 해당 근육의 최대근전도(EMG # )값으로 결정하였다.
- MVC 측정 후 각 피험자들은 반달차기동작 실험을 진행하였으며, EMG 측정은 각 시기 당 5초씩 측정하였으며, 이 때 자료 샘플링 주파수는 1500Hz로 설정하였다.
- 각 대상자들의 신체자료를 측정하고, 신체분절의 해부학적 관절중심점을 쉽게 알아 볼 수 있도록 스포츠 타이즈를 착용 하였고, 동작의 각 분절을 정확하게 인식하기 위하여 과 같이 관절중심점에 랜드마크(landmarks)를 부착하였다.
- )값으로 결정하였다. 그리고 정류된 자료의 노이즈를 제거하기 위해 전자필터(FIR filter, 10～500Hz band pass)를 이용하여 필터링하였다. NorEMGm은 각 근육의 표준화된 근전도 값을 말하고 단위는 %MVC이다.
- 정성적 분석법은 EMG신호의 파형을 유형별로 서로 비교하는 것이고, 정량적 분석법은 amplitude 분석, Frequency 분석, IEMG 분석 등이 있다. 근전도 측정은 Noraxon 사의 근전도계 Telemyo 2400T(Noraxon, USA)을 사용하여 5개 channels을 사용하였고, 5군데의 근육에 Bipolar 표면전극을 부착하였으며, 접지전극은 복부에 부착하였다. 매 수축 운동시 근전도 측정 프로그램 (MyoResearch XP)을 사용하여 MVC를 기록 Daniels and Worthingham(1995)의 muscle testing에 기초하여 5회 측정 후 평균값을 사용하였다.
- 대상자들은 실험을 실시할 태권도 반달차기에 대해 실험 30분 전부터 적응연습을 실시하였고, 적응연습은 편안한 상태에서 동작을 수행하였다.
- 본 실험에서는 비디오 영상과 근전도 자료의 동조를 위해서 비디오카메라에 기록된 영상과 이와 동시에 근전도 측정 프로그램 (MyoResearch XP)에 기록되어 이두 신호가 발생된 순간을 기준으로 비디오 영상과 근전도 자료를 동조 시켰다.
- 본 측정에서는 표준화된 값들을 이용하여 각 대상자들의 평균값과 peak값을 분석하여 비교 하였다.
- 운동학적 변인 동작 분석을 위하여 해부학적 경계점이 보이도록 실험대상자는 스포츠 타이즈를 착용하고, 근전도 분석을 위해 피부외피층의 털을 제거하는 사전준비 작업을 실시하였다. 발차기 수행 시 주동근의 선정은 <그림 2>와 같이 대퇴직근, 좌,우복근과 좌,우척추기립근으로 선행연구 (강성철, 1998; 김원섭, 2001; 신성휴 등, 2004; 김영환, 2006; 김재범, 2007; 한제희, 2008)에서 제시된 연구결과를 근거로 하였으며, 근전도 전극들을 부착하고 반달차기 동작을 수행하였다.
- 태권도 반달차기 시 운동학적 변인들을 비교분석하기 위하여 Vicon Motion System의 MX13 카메라(300Hz, 7대)를 대상자를 중심으로 높이 3m, 거리 5m를 유지하여 설치하였고, 카메라의 앵글을 조정하여 Hidden Point의 발생을 최대한 감소 시켰다. 전역 좌표값과 실공간 좌표값을 분석용 컴퓨터에 입력하기 위해 반사마커가 부착된 L프레임과 T-bar를 사용하여 10초간 촬영 하였다. 이때 x축은 좌․우 방향을 y축은 전․후 방향, z축은 상․하 방향을 의미한다.
- 수집된 영상은 인체해부학적 경계점 38개점을 좌표화 하였다. 좌표인식 오차 1/1000의 정확한 위치좌표를 얻었고, 좌표값의 분석이 용이하도록 Vicon Motion System의 분석용 소프트웨어 Work Station과 Body Builder를 통하여 간단한 언어로 프로그램 하였다. 최종적으로 Polygon Viewer에서 각 변인의 평균과 표준편차를 구하여 각 연구대상자들의 반달차기 동작을 이벤트와 국면별로 비교 하였으며 다음 <그림 4>와 같다
- 최대한 동작과 장비에 지장을 받지 않게 하고 동작은 충분히 연습을 한 후 태권도 반달차기 동작을 5회 실시하였으며, 영상분석을 이용하여 가장 정확하게 수행한 동작을 선정하여 분석하였다.
- 최종적으로 Polygon Viewer에서 각 변인의 평균과 표준편차를 구하여 각 연구대상자들의 반달차기 동작을 이벤트와 국면별로 비교 하였으며 다음 와 같다
- 태권도 반달차기 시 운동학적 변인들을 비교분석하기 위하여 Vicon Motion System의 MX13 카메라(300Hz, 7대)를 대상자를 중심으로 높이 3m, 거리 5m를 유지하여 설치하였고, 카메라의 앵글을 조정하여 Hidden Point의 발생을 최대한 감소 시켰다. 전역 좌표값과 실공간 좌표값을 분석용 컴퓨터에 입력하기 위해 반사마커가 부착된 L프레임과 T-bar를 사용하여 10초간 촬영 하였다.
- 태권도 반달차기시 운동학적변인과 근전도 분석을 위한 실험도구는 과 같이 배치하였고, 연구대상자들에게 실험에 대한 목적과 방법들을 상세히 설명하고, 태권도 겨루기 경기에서와 같은 반달차기 동작 수행을 할 것을 당부한 후 10분간 준비운동을 실시하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 태권도 반달차기 동작 기술의 운동학적 변인들에 관한 영상데이터분석을 위해 (강성철, 2000; 이재봉, 2001; 안왕식, 2004; 양성이, 2005; 이영림, 2007) 선행연구에서 제시된 동작수행시간, 족관절 각변위, 슬관절 각변위, 신체중심이동 그리고 상체젖히기 등의 변인들을 선정하였다. Vicon Motion System의 MX13 카메라(300Hz, 7대)를 통하여 영상을 수집 하였다. 수집된 영상은 인체해부학적 경계점 38개점을 좌표화 하였다.
- 본 연구의 태권도 반달차기 동작 기술의 운동학적 변인들에 관한 영상데이터분석을 위해 (강성철, 2000; 이재봉, 2001; 안왕식, 2004; 양성이, 2005; 이영림, 2007) 선행연구에서 제시된 동작수행시간, 족관절 각변위, 슬관절 각변위, 신체중심이동 그리고 상체젖히기 등의 변인들을 선정하였다. Vicon Motion System의 MX13 카메라(300Hz, 7대)를 통하여 영상을 수집 하였다.
- Vicon Motion System의 MX13 카메라(300Hz, 7대)를 통하여 영상을 수집 하였다. 수집된 영상은 인체해부학적 경계점 38개점을 좌표화 하였다. 좌표인식 오차 1/1000의 정확한 위치좌표를 얻었고, 좌표값의 분석이 용이하도록 Vicon Motion System의 분석용 소프트웨어 Work Station과 Body Builder를 통하여 간단한 언어로 프로그램 하였다.
- 이 실험 연구에는 근신경학적, 정형외과적 병력이 없는 8명의 건강한 대상자로써 태권도 경력이 10년 이상으로 전국대회입상경력을 가진 W시 S대학교 태권도부 웰터급에서 우수선수 4명과 입상경력이 없는 비우수선수 4명을 임의 선정하였으며 신체적 특성은 과 같다.
데이터처리
- 근전도 측정은 Noraxon 사의 근전도계 Telemyo 2400T(Noraxon, USA)을 사용하여 5개 channels을 사용하였고, 5군데의 근육에 Bipolar 표면전극을 부착하였으며, 접지전극은 복부에 부착하였다. 매 수축 운동시 근전도 측정 프로그램 (MyoResearch XP)을 사용하여 MVC를 기록 Daniels and Worthingham(1995)의 muscle testing에 기초하여 5회 측정 후 평균값을 사용하였다. 여기서 저역 통과 필터(low-pass filter)를 사용하였으며, 그 이유는 전파 정류된 신호를 저역통과 필터를 사용하여 필터링을 하면 이때의 선형포락선(linear envelope)은 근육의 힘(tension)을 나타내는 그래프와v 매우 유사한 특성을 갖기 때문이다(Winter, 1990).
- 태권도 겨루기 선수들의 반달차기시 동작을 우수선수집단과 비우수선수집단간의 운동학적변인과 근전도 분석을 비교분석하기 위하여 대응표본 t-test를 이용하였고, 모든 자료들은 통계프로그램 Window SPSS 12.0 프로그램을 사용하였으며, 모든 통계치의 임계치는 5% 유의수준으로 설정하였다.
성능/효과
- 1. 운동학적 변인들 중에서 반달차기 동작 소요시간, 족관절 각 변위와 신체중심이동은 통계적으로 유의하지 않는 차이가 나타났고, 슬관절 각 변위는 차는 다리가 이벤트 4에서 매우 유의한 차이가 나타났으며, 고관절 각 변위는 차는 다리와 지지하는 다리가 이벤트 3에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다.
- 2. 근전도 변인들 중에서 대퇴직근, 대퇴직근 peak 값, 척추기립근 오른쪽과 왼쪽, 척추기립근 peak 값 오르쪽 그리고 복근 peak값 등은 통계적으로 유의하지 않는 차이가 나타났고, 척추기립근 peak값 왼쪽과 오른쪽은 통계적으로 유의한 차이가 나타났다.
- ․상체기울기 : 몸통을 수직축으로 좌표계의 x, y, z의 각 변위 변화를 의미하며 x은 (+)내전과 (-)외전, y축은 (+)굴곡과 (-)신전, z축의 (+)내측회전과 (-)외측회전으로 나타내고, 체간 운동 중 흉요부는 전굴, 후굴, 회선, 측굴의 운동방향을 가지며, 정상가동 범위에서 전굴은 0도에서 45도, 후굴은 0도에서 30도, 회선은 0도에서 40도, 그리고 측굴은 0도에서 50도이다.
- 따라서 본 연구결과에서 우수선수집단들의 오른쪽 발을 사용해서 반달차기 동작을 수행 한 결과 척추기립근 왼쪽부분의 peak값이 통계적으로 유의한 차이가 나타나서 반달차기시 체간의 회전운동이 근육의 동원능력과 전기적 자극 방출이 가장 활발한 것으로 보여 체간에서의 척추기립근이 매우 중요한 역할을 하는 것으로 사료된다.
- 반달차기 동작 시 상체 젖히기 동작은 x축, y축 그리고 z축에서 이벤트 3 과 이벤트 4에서 우수선수집단과 비우수선수집단간에 통계적으로 유의한 차이가 나타나서 태권도 경기 시 많이 사용되는 받아차기 발차기 동작 중에서 상체 젖히기 동작은 우수선수집단이 비우수선수집단에 비해 반달차기 동작 시에 상체를 과신전하는 것으로 나타났다.
- 본 연구 결과에서 슬관절 각 변위에서는 우수선수집단과 비우수선수집단간에 이벤트 3과 이벤트 4에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 이영림(2007)의 태권도 뛰어 앞차기의 역학적 분석에서는 슬과절과 고관절 각 변위에서 두 다리가 모두 최대 굴곡 되는 시점에서 임팩트 되는 경우에 비우수선수집단의 임팩트 시최대 신전 동작에 대한 슬관절 각 변위 변화가 필요하다고 하여 본 연구와 일치되는 연구 결과를 보였다.
- 상체 젖히기는 x축에서 이벤트 3과 이벤트 4는 통계적으로 유의한차이가 나타났고, y축에서 이벤트 3과 이벤트 4는 통계적으로 유의한 차이가 나타났으며, z축에서 이벤트 1, 2, 3, 4에서는 통계적으로 유의한 차이가 나타났다.
- 에 나타난 바와 같이 반달차기 시 오른쪽 복근의 평균값에서는 두 집단 간의 이벤트 1은 평균차가 -163.45%MVC, 이벤트 3은 26.75%MVC, 이벤트 4는 62.65%MVC로 통계적 유의수준p>.05로 유의한 차이가 나타나지 않았으나, 이벤트 2에서는 평균차가 65.00%MVC로 통계적 유의수준 p<.05로 유의한 차이가 나타났고, 통계 값은 t=-2.72, p=.03이었다.
- 에 나타난 바와 같이 반달차기 시 오른쪽 척추기립근 peak평균값에서는 두 집단 간의 이벤트 1은 평균차가 46.00%MVC, 이벤트 2는 -14.15%MVC, 이벤트 3은 -22.50%MVC, 이벤트 4는 -15.00%MVC로 오른쪽 척추 기립근 peak평균값은 통계적 유의수준 p>.05로 유의한 차이가 없는 것으로 나타났고, 왼쪽 척추기립근 peak평균값에서는 두 집단간의 이벤트 1은 평균차가 92.13%MVC, 이벤트 2는 -11.80%MVC, 이벤트 3은 -117.55%MVC, 이벤트 4는 38.00%MVC로 이벤트 3에서만 통계적 유의수준 p<.01로 매우 유의한 차이가 나타났다.
- 왼쪽 복근의 peak평균값에서는 두 집단 간의 이벤트 1은 평균차가 -159.00%MVC, 이벤트 2는 -2.75%MVC, 이벤트 3은 -9.28%MVC, 이벤트 4는 60.22%MVC로 수치적으로 차이는 보였으나 왼쪽 복근 peak평균값에서도 통계적 유의수준p>.05로 통계적 차이는 나타나지 않았다.
- 이상의 결론을 종합하여 보면 태권도 겨루기 경기에서 받아차기의 일종인 반달차기의 효율적인 수행능력을 향상시키기 위해서는 운동변인 중에서 발을 차는 다리의 슬관절 각 변위 변화가 상대를 임팩트 하는 동작에서 대단히 중요한 요인이 되며, 고관절 각변위는 발을 차는 다리와 고관절 각변위 변화가 매우 중요한 요인이 되어 진다.
- 총 소요시간은 우수선수집단이 0.332±0.041sec로 비우수선수집단은 0.350±0.039sec로 나타났다.
후속연구
- 또한 근전도 변인 중에서 반달차기 동작 수행 시에 차는 발의 반대쪽에 위한 왼쪽부분의 척추기립근 근육들이 높은 근활동에 기여되고 있어 효율적인 반달차기 수행능력을 향상시키기 위해서는 왼쪽부분의 척추기립근 근육들의 강화훈련이 필요하다고 볼 수 있으며, 반달차기시 체간 회전운동에 따른 오른발 반달차기 동작 시 오른쪽 부분의 복근이 높은 근활동에 기여함으로서 가장 효과적인 반달차기 수행능력을 발휘할 수 있을 것이다.
- 이상으로 논의 내용을 살펴보면 비수우수집단의 태권도 겨루기 시 효율적인 반달차기 동작수행을 위해 운동학적 변인에서는 임팩트시 차는 발의 슬관절 최대 굴곡 변화에 대한 훈련과 상대선수의 공격에 빠른 속도로 반응하기 위한 상체젖히기 각 변위 변화에 대한 훈련이 필요하며, 근전도 분석에서는 반달차기시 반대방향에서 상체를 지지하여 주는 왼쪽부분의 척추기립근과 체간 회전 운동 시 같은 방향으로 높은 근활동을 나타내고 있는 반달차기시 오른쪽 복근의 강화훈련이 효율적인 경기력 향상을 가져 올 수 있을 것이다.
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