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문제 정의
- 본 연구는 현 국가대표 선수들을 대상으로 평균대에서 EGR에 해당되는 동작인 옆공중돌기 동작의 성공과 실패에 따른 결과를 분석하여 기술의 실수 요인을 파악하고 여자 체조 선수들의 평균대 경기력 증진에 도움을 주고자 하였다. 운동학적 변인으로 소요시간, 신체중심 이동 변위, 몸통과 다리 속도, 고관절 각도, 고관절과 견관절의 각속도 그리고 각운동량을 분석하였으며 이러한 결과를 상호 비교한 결론은 다음과 같다.
- 이러한 추세는 더욱더 고난도 기술의 정확성과 예술성을 강화하는 것으로 한국 여자 체조가 1988년 이후 쇠퇴하기 시작하여 현재까지 올림픽 출전권을 획득하지 못하는 위기를 극복하기 위해서는 기술에 대한 정확한 정보를 제공해야 한다. 이에 본 연구는 평균대 경기에서 EGR에 해당되는 옆 공중돌기 동작의 성공과 실패를 운동역학적 분석을 통해 기술의 실수 요인을 규명하여 지도자 및 선수들에게 과학적으로 유용한 정보를 제공하여 경기력 향상에 기여하고자 한다.
제안 방법
- 구체적인 실험 상황은 과 같으며 각각 선수들이 실행한 다섯 번 동작 중에서 착지시 흔들림이 없이 정확한 동작을 수행한 성공 동작과 기구에서 떨어진 경우, 혹은 0.3점 이상의 흔들림이 있는 실패 동작을 선정하여 총 8 동작을 분석하였다.
- 노이즈(noise)를 제거하기 위해 Butterworth 저역 통과 필터링(low pass filter)을 하였으며 이때의 차단 주파수는 6Hz로 하였으며 고관절 각도 정의는 과 같다.
- 특이한 점은 x축 변위의 이동에서 우측으로 증가하는 결과가 나타나 옆공중돌기 동작은 좌우축 이동이 회전하는 방향으로 이동한다는 것을 나타내었으며 e3 구간에서는 z축 이동을 크게 하여 체공시간을 높이는 것으로 나타나 투사변인이 실패시 보다 높게 나타나는 결과를 뒷받침해주었다. 도약구간(e2, e3)에서 오른쪽 고관절각도와 각속도 변화를 크게 하여도약의 최적조건을 수행하고 있었으며 어깨를 중심으로 상지분절의 속도와 견관절 각속도를 크게 함으로써 운동량을 증가시켰다. 두 견관절 중 오른쪽 견관절 각 속도가 더 크게 나타났으며 이를 바탕으로 옆공중돌기 상승구간(e3)에서 x축을 중심으로 각운동량이 크게 나타나 신체의 회전 운동에 기여하는 것으로 나타났다.
- 동작 분석을 위한 실험 장비 설치는 피험자가 평균대 위에서 동작을 하는 동안 신체 중심의 운동학적 변인을 측정하기 위해 고속 카메라 6대를 평균대 중심으로 좌 우 측면에 각각 세 대씩 설치하였다. 실험에 임하기 전 오토 디지타이징(auto dizitizing) 작업을 위해 피험자의 22개 신체 관절점에 반사마커를 부착하였다.
- 동작 수행 시 투사변인 즉, 투사속도(인체중심속도), 투사각도(인체중심속도벡터와 -y축 사이의 각도), 투사높이(직립자세에서 인체중심높이-투사순간 인체중심높이)와 착지높이(직립자세에서 인체중심높이-착지순간 인체 중심높이)를 분석(정남주 2007)하였으며 그 결과는 와 같다.
- 본 연구는 평균대 기술 분석을 위해 피험자의 좌, 우측에 카메라를 설치함으로써 3차원 영상분석을 실시 하였다. 샘플링 빈도는 100Hz이며 셔터 스피드는 1/1000초로 설정하였다.
- 연구 대상자들의 옆 공중돌기 동작을 운동학적으로 분석하기 위해 5개의 event와 4개의 phase로 세분화하였으며 와 같다.
- 본 연구는 현 국가대표 선수들을 대상으로 평균대에서 EGR에 해당되는 동작인 옆공중돌기 동작의 성공과 실패에 따른 결과를 분석하여 기술의 실수 요인을 파악하고 여자 체조 선수들의 평균대 경기력 증진에 도움을 주고자 하였다. 운동학적 변인으로 소요시간, 신체중심 이동 변위, 몸통과 다리 속도, 고관절 각도, 고관절과 견관절의 각속도 그리고 각운동량을 분석하였으며 이러한 결과를 상호 비교한 결론은 다음과 같다.
- 피험자들에게 충분한 준비운동을 한 다음 통제점 틀을 평균대 위에 설치하고 제거하였다. 피험자들에게 옆 공중돌기 동작을 설명한 후 다섯 번씩 실시하도록 하였으며 촬영과 동시에 실시간 슈퍼컴퓨터에 저장되도록 하였다. 구체적인 실험 상황은 <그림 1>과 같으며 각각 선수들이 실행한 다섯 번 동작 중에서 착지시 흔들림이 없이 정확한 동작을 수행한 성공 동작과 기구에서 떨어진 경우, 혹은 0.
- 실험에 임하기 전 오토 디지타이징(auto dizitizing) 작업을 위해 피험자의 22개 신체 관절점에 반사마커를 부착하였다. 피험자들에게 충분한 준비운동을 한 다음 통제점 틀을 평균대 위에 설치하고 제거하였다. 피험자들에게 옆 공중돌기 동작을 설명한 후 다섯 번씩 실시하도록 하였으며 촬영과 동시에 실시간 슈퍼컴퓨터에 저장되도록 하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 동원된 장비에는 피험자가 평균대 위에서 동작을 하는 영상을 촬영하기 위해 고속 카메라 Motion Mastar 100(Visol, Korea) 여섯 대를 사용하였다. 이때 모든 카메라 속도는 100 frame/sec로 설정하였으며 3차원 실 공간좌표 설정을 위해 평균대 위 중간 지점에 1m×2m×2m의 통제점 틀(control object)을 설치하여 촬영하였고 카메라 동조는 Hardware External Trigger 방식을 사용하였다.
- 본 연구의 대상자로는 국가대표 여자 체조선수 4명을 선정하여 실험에 대한 취지를 설명한 후 동의를 얻어 선발하였으며 피험자들의 구체적인 신체적 특성은 다음 과 같다.
- 동작 분석을 위한 실험 장비 설치는 피험자가 평균대 위에서 동작을 하는 동안 신체 중심의 운동학적 변인을 측정하기 위해 고속 카메라 6대를 평균대 중심으로 좌 우 측면에 각각 세 대씩 설치하였다. 실험에 임하기 전 오토 디지타이징(auto dizitizing) 작업을 위해 피험자의 22개 신체 관절점에 반사마커를 부착하였다. 피험자들에게 충분한 준비운동을 한 다음 통제점 틀을 평균대 위에 설치하고 제거하였다.
- 샘플링 빈도는 100Hz이며 셔터 스피드는 1/1000초로 설정하였다. 촬영으로 획득된 영상은 Kwon 3D XP 프로그램을 이용하여 평균대 회전 동작의 주요 event별 시간정보와 위치정보를 획득하였으며 오토 디지타이징 하였다. 노이즈(noise)를 제거하기 위해 Butterworth 저역 통과 필터링(low pass filter)을 하였으며 이때의 차단 주파수는 6Hz로 하였으며 고관절 각도 정의는 <그림 3>과 같다.
데이터처리
- 신체관절 중심의 좌표화는 신체를 총 22개의 관절점을 가진 14개의 분절로 연결된 강체 시스템(linked rigid body system)으로 정의하였으며 이러한 분절의 무게 중심점과 신체중심 위치 산출은 Plagenhoef(1983) 신체분절지수(body segment parameter) 자료를 사용하였으며 신체 관절 중심점의 좌표화와 3차원 좌표 계산과 자료처리는 kwon 3D XP 프로그램을 사용하였다.
- 집단내의 성공과 실패 비교를 위해서 SPSS 통계 package 12.0을 이용하여 대응 t-test를 실시하였으며, 통계적 검정을 위한 유의수준 α = .05로 하였다.
이론/모형
- 이때 모든 카메라 속도는 100 frame/sec로 설정하였으며 3차원 실 공간좌표 설정을 위해 평균대 위 중간 지점에 1m×2m×2m의 통제점 틀(control object)을 설치하여 촬영하였고 카메라 동조는 Hardware External Trigger 방식을 사용하였다.
성능/효과
- 아래의 결과를 살펴보면 p1 구간의 소요시간은 차이가 나타나지 않았으나 p2~p4 구간에서는 성공과 실패시 다소 차이가 나타났다. 공중 비약을 하기 위해 다리를 차는 구간에서는 성공시 소요시간이 길게 나타났으며 공중 비약 구간인 p3에서도 성공시 소요시간이 길게 나타났다. 특히 착지 구간인 p4에서는 성공과 실패시기 간에 유의한 차이에 가까운 결과를 나타내었으며 이는 착지구간에서 성공시 동작이 완전한 착지 동작을 이루지 못한데서 나오는 결과라 할 수 있다.
- 32m/s로 성공시 동작이 더 크게 나타났다. 그러나 착지구간인 e4와 e5 구간에서는 성공시 보다 실패시 동작에서 더 크게 나타나 속도 제어를 하지 못하고 실패를 하는 것으로 나타났다.
- 도약구간(e2, e3)에서 오른쪽 고관절각도와 각속도 변화를 크게 하여도약의 최적조건을 수행하고 있었으며 어깨를 중심으로 상지분절의 속도와 견관절 각속도를 크게 함으로써 운동량을 증가시켰다. 두 견관절 중 오른쪽 견관절 각 속도가 더 크게 나타났으며 이를 바탕으로 옆공중돌기 상승구간(e3)에서 x축을 중심으로 각운동량이 크게 나타나 신체의 회전 운동에 기여하는 것으로 나타났다.
- 성공시 옆공중돌기 동작은 모든 구간에서 소요시간이 크게 나타났으며 신체 중심 이동 변위 패턴도 모두 크게 나타났다. 특이한 점은 x축 변위의 이동에서 우측으로 증가하는 결과가 나타나 옆공중돌기 동작은 좌우축 이동이 회전하는 방향으로 이동한다는 것을 나타내었으며 e3 구간에서는 z축 이동을 크게 하여 체공시간을 높이는 것으로 나타나 투사변인이 실패시 보다 높게 나타나는 결과를 뒷받침해주었다.
- 평균대 옆공중돌기 동작 수행 중 성공과 실패시 신체중심 변위를 좌우(X축), 수평(Y축), 수직(Z축)으로 산출하여 그 결과를 event별 평균으로 나타낸 결과는<표 3>과 같다. 신체 중심 변위를 살펴보면 전체적으로 성공시기가 실패시 보다 크게 나타남을 볼 수 있는데 평균대 밸런스 유지에 가장 큰 영향을 미치는 x축에서 성공시 동작이 크게 나타났다. 성공시 e1은 0.
- 전반적으로 성공시 동작에서는 y축 즉 전방으로의 이동과 z축인 상하 이동이 크게 나타났으며 특히 공중 비약을 시도하는 e3 구간에서 평균 0.69m±0.03로 나타나 상하 이동을 크게 하여 높은 체공을 얻었으며 이를 바탕으로 착지구간인 e4와 e5에서도 높은 신체중심을 유지하여 기술의 완성도를 높이는 것으로 나타났다.
- 착지구간인 e5 동작에서 성공시는 129.73±18.91°인데 비해 실패시는 108.91±25.25°로 나타나 실패 동작의 착지시 고관절 각도가 더 작게 나타나면서 많이 굴곡된 자세를 취하는 것으로 나타났다.
- 최대속도는 성공시 오른쪽 다리를 차는 구간인 e3에서 5.39±0.36m/s로 가장 크게 나타났으나 실패시 동작과는 4.78±1.32m/s로 성공시 동작이 더 크게 나타났다.
- 성공시 옆공중돌기 동작은 모든 구간에서 소요시간이 크게 나타났으며 신체 중심 이동 변위 패턴도 모두 크게 나타났다. 특이한 점은 x축 변위의 이동에서 우측으로 증가하는 결과가 나타나 옆공중돌기 동작은 좌우축 이동이 회전하는 방향으로 이동한다는 것을 나타내었으며 e3 구간에서는 z축 이동을 크게 하여 체공시간을 높이는 것으로 나타나 투사변인이 실패시 보다 높게 나타나는 결과를 뒷받침해주었다. 도약구간(e2, e3)에서 오른쪽 고관절각도와 각속도 변화를 크게 하여도약의 최적조건을 수행하고 있었으며 어깨를 중심으로 상지분절의 속도와 견관절 각속도를 크게 함으로써 운동량을 증가시켰다.
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