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문제 정의
- 따라서 본 연구는 경호업무수행 시 경호대상자에게 우발 또는 특정한 상황이 발생하였을 때 상황에 따른 적절한 경호무도의 대처 방법을 제시하고 있는 과정에서 경호원들의 자세를 분석하기 위하여 근전도(EMG)를 이용하여 준비자세의 반응시간 및 동원되는 하지근의 활동전위를 분석하는 과학적 접근을 통하여 보다 신속하게 대응할 수 있는 객관적이고 정량적인 기초자료를 얻는데 목적이 있다.
- 본 연구의 목적은 경호 중 우발상황 시 경호원들의 자세를 분석하여 객관적이고 정량적인 기초자료를 얻는데 있다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 경호무도 수련한 4명을 대상으로 하였으며, 경호자세의 반응시간 및 근육의 활성도를 분석하기 위하여 EMG시스템을 활용하여 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- 경호무도를 수련한 경호원들의 자세가 우발상황 시 반응시간과 EMG를 분석하기위한 것으로 본 실험에 들어가기 전에 피험자들에게 실험의 목적과 방법을 안내하고, 적극적인 자세로 실험에 임해줄 것을 설명한 후 실험 중 일어날 수 있는 상해를 예방하기 위해 충분한 스트레칭, 준비운동 및 본 실험의 동작을 연습하였다. 근전도 신호의 최적의 특성을 얻기 위해서 전극을 부착하기 전에 해당근육이 위치한 피부에 면도기와 알코올을 이용하여 깨끗이 세척한 후 전극을 부착하였다.
- 실험준비가 완료된 후 본 실험을 시작하였다. 먼저 피험자는 경호자세를 취한 후 조명기(LED)로 신호를 보내면 전방으로 5m 달려가는 동작으로 실시하였다. 한 동작을 마친 후 2분 동안 충분한 휴식을 취한 후 다시 동작을 실시하였으며, 총 10회를 실시하였다.
- 본 실험에서 측정된 모든 EMG 원자료는 노이즈를 제거하기 위해 다음과 같은 과정을 통해 처리되었다. 먼저, 경호자세로 얻어진 raw data의 EMG data는 전파 정류(full wave rectification) 하였다. 그리고 정류된 자료의 노이즈를 제거하기 위해 전자필터(FIR filter, 10∼500Hz band pass)를 사용한 이유는 전파 정류된 신호를 저역 통과 필터를 사용하여 필터링을 하면 이때의 선형포락선(linear envelope)은 근육의 힘(tension)을 나타내는 그래프와 매우 유사한 특성을 갖기 때문이다(Winter, 1990).
- 비디오영상과 EMG 자료의 동조를 위해서 비디오카메라에 기록된 영상과 이와 동시에EMG 측정 프로그램 (MyoResearch XP)에 기록되는 두 신호가 발생된 순간을 기준으로 비디오 영상과 EMG 자료를 동조시켰다. 실험준비가 완료된 후 본 실험을 시작하였다.
- 본 연구의 목적은 경호 중 우발상황 시 경호원들의 자세를 분석하여 객관적이고 정량적인 기초자료를 얻는데 있다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 경호무도 수련한 4명을 대상으로 하였으며, 경호자세의 반응시간 및 근육의 활성도를 분석하기 위하여 EMG시스템을 활용하여 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 이 학생들 중 측정항목 3개 중 평균값보다 2개 이상의 항목이 높은 학생 4명(KJW, KHW, KSG, JJY)을 선정하였는데 이는 경호무도를 수련하여 우수한 집단의 특성을 알아보기 위함이다. 이러한 우수한 대상자들을 대상으로 본 연구의 분석내용인 반응시간 및 근전도를 분석하였다.
- 접지전극은 외측광근(Vastus Lateralis) 위치에 부착하였으며, 활동전극은 좌·우 대퇴직근(Rectus Femoris M.), 좌·우 전경골근(Tibialis Anterior M.),좌·우 대퇴이두근(Biceps Femoris M.), 좌우 비복근(Gastrocnemius M.)의 중간지점 근육에 작용선 방향과 평행하게 과 같이 부착하여 실시하였다.
- 먼저 피험자는 경호자세를 취한 후 조명기(LED)로 신호를 보내면 전방으로 5m 달려가는 동작으로 실시하였다. 한 동작을 마친 후 2분 동안 충분한 휴식을 취한 후 다시 동작을 실시하였으며, 총 10회를 실시하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 대상자는 Y. 대학 경호학과 경호무도 수업을 듣는 학생들 중 기초체력 중 민첩성과 순발력을 측정하였다. 이들의 구체적인 신체적 특성 및 경력은 표 1.
- 본 연구의 실험장비는 EMG system(Telemyo 2400, NORAXON)을 사용하였으며,구체적인 사항은 와 같다.
데이터처리
- 경호무도 수련한 경호원들의 우발 상황 시 경호자제의 반응시간 및 EMG는 MyoResearch XP 프로그램으로 얻어진 자료를 Excel 2007 프로그램을 활용하여 평균값을 구하여 분석하였다.
- 그리고 정류된 자료의 노이즈를 제거하기 위해 전자필터(FIR filter, 10∼500Hz band pass)를 사용한 이유는 전파 정류된 신호를 저역 통과 필터를 사용하여 필터링을 하면 이때의 선형포락선(linear envelope)은 근육의 힘(tension)을 나타내는 그래프와 매우 유사한 특성을 갖기 때문이다(Winter, 1990). 또 노이즈를 제거한 후 EMG 자료를 50ms 평균을 이용하여 평활화(smoothing)하였으며, 또 근전도 신호의 패턴을 알아보기 위해 구간별 시간 간격에 대하여 신호의 크기를 제곱하여 평균을 구하는 RMS(Root Mean Square) 근전도를 사용하여 구하였다.
성능/효과
- 과 같이 경호자세의 반응시간을 분석한 결과, 1구간은 경호자세를 취한 후 LED 신호를 확인하고 신체의 일부가 움직이는 구간으로 평균 0.22±0.02초, 2구간은 신체의 일부가 움직인 후부터 왼발을 내 딛는 순간으로 평균 0.62±0.10초, 3구간은 왼발을 내딛은후부터 오른발을 내 딛는 순간으로 평균 0.29±0.02초, 4구간은 오른발을 내딛은 후부터 다시 왼발을 내 딛는 순간으로 평균 0.26±0.02초로 전체반응시간은 평균 1.38±0.07초로 나타났다.
- 경호자세의 각 근육의 활성도는 1구간에서도 좌우 전경골근, 2구간에서는 좌우 전경골근과 우측 비복근, 3구간에서는 우측 전경골근과 비복근, 4구간에서는 좌우 대퇴이두근과 우측 대퇴직근의 활성도가 크게 나타내보였다. 또, 1구간과 2구간은 주로 하퇴근육을 많이 사용하였으며, 3구간과 4구간에서는 대퇴와 하퇴근육을 즉, 하지 전체를 근육을 사용하는 것으로 나타났다.
- 또, 4구간은 2구간과 같은 왼발을 내딛는 유사한 동작이지만 2구간에서는 하퇴의 근육인좌 전경골근을 많이 활용하였으며, 4구간에서는 대퇴의 근육들을 많이 사용하였으며, 근 활동량도 크게 나타났는데 이는 2구간은 주로 굴신동작 4구간은 굴신과 스윙(다리를 앞뒤로 흔드는)동작이기 때문이며, 이 외에도 스윙보폭과 속도는 더 크기 때문에 나타난 결과라고 사료된다.
- 1㎶)순으로 근 활동량을 나타내었다. 본 연구와 비교하면, 근육별 활동량과 근육의 패턴이 다르게 나타내었는데 이는 육상은 스타팅 블록 즉, 낮은 자세에서 출발하여 오른발 딛고 그 다음에 왼발, 본 연구에서는 왼발이 첫 번째로 딛기 때문에 나타난 결과라고 사료된다.
- 9㎶) 순으로 근 활동량을 나타내었다. 본 연구와 비교하면, 근육별 활동량과 근육의 패턴이 유사하게 나타내었는데 이는 육상 출발동작은 스타트블록에서 처음 내 딛는 발이 오른발이기에 패턴과 활동량이 비슷하게 나타났다고 사료된다. 이와 같이 연구의 결과에서 비복근만 좌측, 나머지 근육은 우측 근육의 활성도가 높이 나타나는 것을 알 수 있었으며, 이는 왼발을 딛는 순간부터 오른발을 딛는 순간까지의 구간이므로 왼 다리는 지지하는 다리이므로 비복근에 크게 나타났으며, 오른 다리의 근육은 스윙하는 다리이기 때문에 대퇴부위의 근육을 많이 활용한 결과라고 사료된다.
- 신호에 대한 1구간의 반응시간은 구간은 평균 0.22±0.02초였으며, 신호의 확인 이후 2구간의 반응시간은 평균 0.62±0.10초로 추진력을 얻기 위해 가장 긴 시간이 소요되었으며, 그다음 3구간은 0.29±0.02초,4구간은 0.26±0.02초로 점점 시간이 단축되는 것을 알 수 있었다.
- 위의 결과를 정리해 보면, 육상의 단거리 출발동작인 크라우칭스타트에서 상체를 앞으로 많이 기울게 하는 동작은 중심을 전방으로 많이 이동시켜 극도로 불안한 자세를 취하여 스타트를 보다 빠르게 하기 위한 동작이지만 경호자세는 한쪽 방향이 아닌 사방으로 움직이는 자세를 취하기 때문에 중심을 한방향로 기울이면 않되는 동작이므로 선 자세에서 우발상황에 대체할 수밖에 없지만 2구간에서 추진력을 얻기 위해 좌우로 평행하게 딛은 발 중 오른발이 뒤로 내딛으면서 중심을 전방으로 기울이는데 긴 소요시간을 나타냈는데 한 쪽 발을 뒤로 내 딛는 경호자세를 취한다면 중심의 이동이 더욱 용이하게 되어 출발하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있을 것으로 사료된다.
- 본 연구와 비교하면, 근육별 활동량과 근육의 패턴이 유사하게 나타내었는데 이는 육상 출발동작은 스타트블록에서 처음 내 딛는 발이 오른발이기에 패턴과 활동량이 비슷하게 나타났다고 사료된다. 이와 같이 연구의 결과에서 비복근만 좌측, 나머지 근육은 우측 근육의 활성도가 높이 나타나는 것을 알 수 있었으며, 이는 왼발을 딛는 순간부터 오른발을 딛는 순간까지의 구간이므로 왼 다리는 지지하는 다리이므로 비복근에 크게 나타났으며, 오른 다리의 근육은 스윙하는 다리이기 때문에 대퇴부위의 근육을 많이 활용한 결과라고 사료된다. 또, 전체적으로 근육의 활성도가 1구간과 2구간에 비해 크게 나타났음을 알 수 있다.
후속연구
- 본 연구를 수행한 결과 반응시간 및 EMG의 분석으로서는 충분한 설명 및 논의가 부족하기 때문에 동작분석과 지면반력분석을 동시에 연구하는 것이 좋을 것으로 기대된다. 또 동작의 다양화로 어떤 동작이 우발 상황 시 더 민첩한 동작으로 경호를 할 수 있는지에 대한 연구도 필요로 하다.
- 본 연구를 수행한 결과 반응시간 및 EMG의 분석으로서는 충분한 설명 및 논의가 부족하기 때문에 동작분석과 지면반력분석을 동시에 연구하는 것이 좋을 것으로 기대된다. 또 동작의 다양화로 어떤 동작이 우발 상황 시 더 민첩한 동작으로 경호를 할 수 있는지에 대한 연구도 필요로 하다.
- 이와 같이 연구의 결과에서 좌우 전경골근을 많이 사용하였다는 것은 상체를 육상처럼 앞으로 어느 정도 기울이고 있다는 것을 알 수 있었으나 실제 장기간의 경호자세에서 상체를 전방으로 기울이고 있다면 근육의 피로도가 쌓여서 우발 시 제 역할을 할 수 있는지 주의가 필요하다고 사료된다.
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