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문제 정의
- 국내 여자경기의 기록 행진이 차츰 두각을 나타내고 있는 시점에서 체계적인 연구를 통하여 아시아 기록과 세계기록에 근접할 수 있는 발판을 마련하는 것이 무엇보다 시급한 과제이다. 따라서 본 연구에서는 여자 해머던지기 선수들을 대상으로 3Turn부터 4Turn, 릴리즈까지의 운동학적 요인과 투사변인들을 분석하고 해머던지기 경기력 향상을 위해 기술적인 조언을 하고자 한다.
- 본 연구의 목적은 여자 해머던지기 선수들을 대상으로 3Turn과 4Turn, 릴리즈까지의 운동학적 요인과 투사변인들을 분석하고 해머던지기 경기력 향상을 위한 기술적인 조언을 하고자 실시하였다. 이를 위해 2009년 현재 여자 해머던지기 선수들 중 국가대표와 이번년도 최고기록을 가지고 있는 4명의 선수들을 선정하였다.
제안 방법
- 디지 타이징 하여 2차원 좌표를 얻은 후 3차원 좌표를 산출하기 위해 이미 알고 있는 통제점 틀의 공간 좌표를 활용하는 DLT(Direct Linear Transfomation: Abdel-Aziz & Kararah, 1971)방법을 사용하였다. 4대의 카메라에서 얻은 정보를 3차 스플라인 함수(cubic spline function)를 이용하여 0.0167초 간격으로 보간(interpolation) 하여 동조(synchroniz -ation) 하였으며, 이 연구에서는 램프 인디케이터에 불빛이 들어오는 프레임을 택하여 그 프레임을 동조시켰다. 3차원 좌표에 포함되는 디지타이징 오차와 기자재 자체에 의해 생기는 노이즈(noise)를 제거하기 위하여 Butterworth의 저역 통과 필터(low-off frequency)는 8.
- 연구대상자들은 스판유형의 반바지와 나시를 착용하였으며 인체와 해머에 총 22개의 표면마커를 부착하였고 해머던지기 동작을 실재 수행하여 던지기 동작에 부담을 줄 수 마커를 다시 조절하였다. 각각의 디지털 카메라의 동조를 위하여 Lamp Indicator를 사용 하였는데 디지털카메라의 영상에 100 W의 불빛을 발생시킴으로써 이 프레임을 기준으로 동조이벤트를 설정하였다. 정해진 순서에 의해 모두 1회씩 해머던지기를 실시한 다음 다시 1회씩 총 6회씩의 동작을 실시하였다(Figure 1).
- 본 연구를 위해 해머던지기 동작을 모두 포함할 수 있는 통제점 틀을 길이 4 m, 높이 2 m, 폭 4 m로 조립하여 설치하였다. 디지털 비디오카메라 4대를 이용하여 통제점 틀이 모두 관찰될 수 있는 위치에 삼각대를 고정시켜 설치하였다.
- 본 연구에서 분석변인은 소요시간, 회전축 발과 회전발의 변화, 고관절과 어깨관절의 수직위치, 해머의 속도와 투사각도, 상체전후경각, 무릎각, 어깨축과 해머줄이 이루는 각을 분석하였다. 각 변인별 분석시점과 국면은 [Figure 3]과 같다.
- 4대의 디지털비디오카메라와 가변형 통제점 틀을 이용하여 해머던지기 동작을 촬영하였으며 DLT(Direct Linear Transformation)방법을 이용하여 분석하였다. 분석변인은 소요시간, 회전축 발과 회전발의 변화, 고관절과 어깨관절의 수직위치, 해머의 속도와 투사각도, 상체전후경각, 무릎각, 어깨축과 해머 줄이 이루는 각을 분석국면으로 나누어 분석하였다. 분석결과 다음과 같은 기술적인 조언을 제시하고자 한다.
- 통제점 틀은 약 3분간 촬영한 다음 제거하였다. 연구대상자들은 스판유형의 반바지와 나시를 착용하였으며 인체와 해머에 총 22개의 표면마커를 부착하였고 해머던지기 동작을 실재 수행하여 던지기 동작에 부담을 줄 수 마커를 다시 조절하였다. 각각의 디지털 카메라의 동조를 위하여 Lamp Indicator를 사용 하였는데 디지털카메라의 영상에 100 W의 불빛을 발생시킴으로써 이 프레임을 기준으로 동조이벤트를 설정하였다.
- 각각의 디지털 카메라의 동조를 위하여 Lamp Indicator를 사용 하였는데 디지털카메라의 영상에 100 W의 불빛을 발생시킴으로써 이 프레임을 기준으로 동조이벤트를 설정하였다. 정해진 순서에 의해 모두 1회씩 해머던지기를 실시한 다음 다시 1회씩 총 6회씩의 동작을 실시하였다(Figure 1).
- 좌표화는 영상으로 나타나는 표시 점의 위치를 실제 공간상의 좌표값으로 변화시키는 과정으로 이러한 좌표화는 기준 공간을 수치화하는 통제점 좌표화와 공간상에서 실제로 움직이는 인체관절 중심점에 대한 좌표화로 나누어진다. 통제점 좌표화에서는 통제 점 틀에 표시되어 있는 통제 점을 5번 반복 디지타이징하여 평균값을 파일로 저장하여 사용함으로서 디지타이징 시 발생할 수 있는 오차를 최대한 줄일 수 있도록 하였다. 좌표 값의 설정은 투사 방향을 Y축, 상, 하 방향을 Z축, 그리고 좌우 방향을 X축으로 설정하였다.
- 해머던지기 시 해머의 위치는 투사거리에 영향을 미치는 변인으로 [Table 5]에 회전별 해머의 수직위치변화를 제시하였다.
- 해머의 속도와 투사각도는 해머의 비행거리에 영향을 미치는 변인으로 [Table 6]에 회전별 해머의 최고점과 최저점에서의 합성 속도를 제시하였다.
대상 데이터
- 본 연구를 위해 해머던지기 동작을 모두 포함할 수 있는 통제점 틀을 길이 4 m, 높이 2 m, 폭 4 m로 조립하여 설치하였다. 디지털 비디오카메라 4대를 이용하여 통제점 틀이 모두 관찰될 수 있는 위치에 삼각대를 고정시켜 설치하였다.
- 본 연구의 대상자는 최고 기록이 50m 이상인 현 여자국가대표와 대표급 선수 4명을 선정(나이 : 26.5±6.13 yrs, 신장 :169.3±2.29 cm, 체중 : 70±3.81 kg, 최고기록 : 52.29±4.27 m, 경력: 12.0±3.94 yrs)하였으며 시합시즌을 앞둔 상황에서 실험에 참가하여 최고의 컨디션을 유지할 수 있도록 하였다.
- 본 연구의 목적은 여자 해머던지기 선수들을 대상으로 3Turn과 4Turn, 릴리즈까지의 운동학적 요인과 투사변인들을 분석하고 해머던지기 경기력 향상을 위한 기술적인 조언을 하고자 실시하였다. 이를 위해 2009년 현재 여자 해머던지기 선수들 중 국가대표와 이번년도 최고기록을 가지고 있는 4명의 선수들을 선정하였다. 4대의 디지털비디오카메라와 가변형 통제점 틀을 이용하여 해머던지기 동작을 촬영하였으며 DLT(Direct Linear Transformation)방법을 이용하여 분석하였다.
이론/모형
- 이를 위해 2009년 현재 여자 해머던지기 선수들 중 국가대표와 이번년도 최고기록을 가지고 있는 4명의 선수들을 선정하였다. 4대의 디지털비디오카메라와 가변형 통제점 틀을 이용하여 해머던지기 동작을 촬영하였으며 DLT(Direct Linear Transformation)방법을 이용하여 분석하였다. 분석변인은 소요시간, 회전축 발과 회전발의 변화, 고관절과 어깨관절의 수직위치, 해머의 속도와 투사각도, 상체전후경각, 무릎각, 어깨축과 해머 줄이 이루는 각을 분석국면으로 나누어 분석하였다.
- 디지 타이징 하여 2차원 좌표를 얻은 후 3차원 좌표를 산출하기 위해 이미 알고 있는 통제점 틀의 공간 좌표를 활용하는 DLT(Direct Linear Transfomation: Abdel-Aziz & Kararah, 1971)방법을 사용하였다.
- 이러한 분절의 무게 중심점과 신체중심 위치의 산출은 Plagenhoef 등(1983)의 신체 분절지수(body segment parameter)자료를 사용하였으며, 신체 관절 중심점의 좌표화는 동작시작 전 5frames 전부터 착지 후 5frames까지를 디지타이징 하였다. 디지 타이징 하여 2차원 좌표를 얻은 후 3차원 좌표를 산출하기 위해 이미 알고 있는 통제점 틀의 공간 좌표를 활용하는 DLT(Direct Linear Transfomation: Abdel-Aziz & Kararah, 1971)방법을 사용하였다.
- 0Hz로 설정하였다. 이와 같은 자료분석을 위하여 주)비솔에서 개발한 Kwon3d 3.1 프로그램(Kwon, 2003)을 사용하였다.
성능/효과
- 08도로 나타났다. 3Turn의 최고점에서는Dragged된 각도를 최저점에서는 Lead된 각도를, 4Turn의 최고점과 최저점에 있어서는 Dragged된 각도를 보였으며, 릴리즈 순간에 있어서는 4Turn의 최고점과 최저점보다 작은 각도를 보이면서 모든 피험자가 Lead된 각도에서 릴리즈 하는 것으로 나타났다.
- 89 m로 상승하였다. 결국, 해머의 위치가 최고점에 있으면 고관절의 높이가 낮아지고, 해머의 위치가 최저점에 있으며 고관절의 높이가 올라가는 특성을 보이면서 해머를 투사하는 것으로 나타났다.
- 넷째, 더 좋은 기록을 위해서는 3Turn과 4Turn에서 상체를 수직으로 유지하고 무릎은 굴곡된 상태를 유지한다. 어깨 축과 해머 줄이 이루는 각도는 3Turn의 최고점에서는 Dragged된 각도를 최저점에서는 Lead된 각도로, 4Turn의 최고점과 최저점에 있어서는 Dragged된 각도를 취해야 한다.
- 첫째, 기록을 향상시키기 위해서는 3Turn과 4Turn에서 두발지지 보다는 한발지지기의 소요시간을 짧게 함으로써 전반적인 소요시간을 단축시켜 회전속도를 빠르게 전개하는 것이 필요하다. 둘째, 3Turn과 4Turn에서 회전속도를 빠르게 하기 위해서는 회전 축 발을 중심으로 회전하는 발의 거리가 커져서는 안 되며, 회전 축 다리의 고관절의 높이는 3Turn과 4Turn에서는 큰 변화를 주어서는 안 되며 릴리즈 시점에서 고관절의 높이를 상승시켜 투사해야 한다. 이때 투사지점은 어깨관절의 수직높이와 근접한 곳에서 이루어져야 한다.
- 상체전·후경각은 해머던지기 동작의 효율성을 설명하는 변인으로 회전시 상체가 후경자세에 있으면 해머의 궤적이 그리는 반경이 작아지고, 원심력에 대응하는 구심력을 크게 하기 위해 상체는 수직으로 유지하는 것이 보다 효율적인 동작으로 보고하고 있다(Jaede, 1991). 따라서 모든 피험자가 3Turn, 4Turn, 릴리즈까지 후경자세를 보이고 있지만, 더 좋은 기록을 위해서는 3Turn과 4Turn에서는 상체를 수직으로 유지하다가 릴리즈 시점에서 후경자세를 빠르게 취해야 할 것으로 보여진다.
- 그러나 4Turn에서는 최고점과 최저점에서의 무릎이 굴곡된 자세를 유지하는 것으로 나타났다. 릴리즈 순간에 있어서는 142.39도로 3Turn, 4Turn의 최고점과 최저점보다 크게 신전된 자세에서 릴리즈가 이루어지는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과 마지막 턴의 최고점에서 무릎을 최대한 굴곡시키고 릴리즈 시점에서는 신전하면서 투사하는 것으로 나타났다.
- 39도로 나타났다. 릴리즈 이전 동작에서는 모두 굴곡상태를 보여주었으나 릴리즈시점에서 신전된 자세에서 릴리즈가 이루어지는 것으로 나타났다. 특히 기록이 좋을수록 4Turn에서는 최고점과 최저점에서의 무릎이 굴곡된 자세를 유지하는 것과 같이 릴리즈 순간에 있어서도 기록이 좋을수록 무릎이 굴곡된 자세에서 릴리즈가 이루어지는 것으로 나타났다.
- 15도로 나타났다. 모든 피험자가 3Turn, 4Turn, 릴리즈 까지 후경자세를 보이고 있지만, 기록이 좋을수록 릴리즈 순간에 있어서는 큰 후경자세를 취하는 것으로 나타났다. 이는 마지막 턴 회전에서 후경자세를 취하여 회전에 의한 각운동량을 최대로 하여 투사시점에서 선속도를 강화하려는 의도로 보여진다.
- 어깨 축과 해머 줄이 이루는 각도에 대하여 각도가 90도보다 클 경우는 해머를 끌어당기는 Dragged 각도로, 90도보다 작은 경우 해머에 끌려가는 Lead 각도로 정의하였다. 본 연구결과 4Turn의 최고점과 최저점에 있어서는 Dragged된 각도를 보였는데, 릴리즈 순간에 있어서는 4Turn의 최고점과 최저점보다 작은 각도를 보이면서 모든 피험자가 Lead된 각도에서 릴리즈 하는 것으로 나타났다. 강나루(2008)와 이윤철(2007)는 기록이 우수한 선수일수록 직각에 가까운 상태에서 Dragged 각도로 해머를 끌어당긴다고 하였는데 본 연구결과의 선수들이 모두 90도에 근접한 자세각을 유지해야 할 것으로 판단된다.
- Jaede(1991)와 Otto(1992)에 의하면, 회전이 증가할수록 원심력이 커지기 때문에 선수는 반대방향으로 똑같은 구심력을 발휘하며 이 구심력을 크게 하기 위해 상체를 세우고, 중력 중심을 위해 회전축 다리의 무릎을 최대한 굴곡 시키며, 특히 마지막 턴의 최고점에 있어서는 무릎을 최대한 굴곡 시켜야 한다고 하였다. 본 연구결과 4Turn의 최고점에 있어서는 88.28도로 굴곡된 자세를 보이면서, 3Turn의 최고점과 큰 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다. 그러나 4Turn에서는 최고점과 최저점에서의 무릎이 굴곡된 자세를 유지하는 것으로 나타났다.
- Judge(1999)는 회전 시 속도를 증가시키기 위해서는 최고점과 최저점에서 고관절의 수직 변화가 중요한 의미를 갖는다고 하였다. 본 연구결과 4Turn의 최고점에서는 0.71 m을 보였고, 최저점에서는 0.87 m을 보이면서 3Turn과 같이 고관절이 높아졌으며, 특히 3Turn의 최저점보다 높아졌다. 릴리즈 순간에 있어서는 0.
- 39도로 3Turn, 4Turn의 최고점과 최저점보다 크게 신전된 자세에서 릴리즈가 이루어지는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과 마지막 턴의 최고점에서 무릎을 최대한 굴곡시키고 릴리즈 시점에서는 신전하면서 투사하는 것으로 나타났다. 어깨 축과 해머 줄이 이루는 각도에 대하여 각도가 90도보다 클 경우는 해머를 끌어당기는 Dragged 각도로, 90도보다 작은 경우 해머에 끌려가는 Lead 각도로 정의하였다.
- 상체 전·후경각의 변화를 살펴보면, 3Turn의 최고점에 있어서는 10.95도의 후경자세를 보였고, 최저점에 있어서는 4.87도로 나타났으며, 4Turn의 최고점에 있어서는 12.57도의 후경자세를 보였으며, 최저점에 있어서는 9.0도를 보였다.
- 셋째, 릴리즈 순간의 투사각도를 40도 이상으로 해야 하며, 해머에 더 큰 가속을 주기위해서는 한발지지기 보다는 두발이 지지하고 있을 때가 유리함으로 한발지지기 때는 속도가 줄지 않도록 하고 두발 지지기에서는 더 큰 가속이 발생될 수 있도록 속도를 증가시켜 주어야 한다.
- 45 m의 움직임을 보였다. 위의 결과에서 3Turn과 4Turn의 최고점에서 두발사이의 거리가 거의 비슷하였으며, 최저점에서는 3Turn 보다는 4Turn에서 보다 작은 값을 보였다.
- 62 m로 나타났다. 위의 결과에서 릴리즈 순간 해머의 높이는 어깨 높이와 유사한 위치에서 릴리즈가 이루어져야 하는데 본 연구결과 4Turn에 최고점에서는 3Turn의 최고점보다 높아진 특성을 보였으며, 최저점에 있어서는 다소 낮은 위치를 보이면서 회전이 증가할수록 최고점에서 모든 피험자의 해머 높이가 증가되는 특성을 보였다. 또한 어깨 높이가 1.
- 릴리즈 이전 동작에서는 모두 굴곡상태를 보여주었으나 릴리즈시점에서 신전된 자세에서 릴리즈가 이루어지는 것으로 나타났다. 특히 기록이 좋을수록 4Turn에서는 최고점과 최저점에서의 무릎이 굴곡된 자세를 유지하는 것과 같이 릴리즈 순간에 있어서도 기록이 좋을수록 무릎이 굴곡된 자세에서 릴리즈가 이루어지는 것으로 나타났다.
- 회전별 어깨 축과 해머 줄이 이루는 각과 변화를 살펴보면, 3Turn의 최고점에 95.41도를 보였고, 최저점에 있어서는 85.93도로 나타났다. 4Turn의 최고점에 있어서는 95.
- 7도를 보였는데 박준기(1994)의 연구에 의하면 예비스윙을 할 때 해머의 회전면은 수평면에 대하여 37-38도의 각도를 만들어내나 그 뒤 회전수가 늘어남에 따라 경사도가 커지면서 던지는 순간에는 42-44도까지 증가한 다고 하였다. 회전속도가 일정한 경우 투사각도와 기록과의 관계를 살펴본 결과 평균 36도의 투사각도에서는 약 49 m정도 기록하였으나 평균 40도의 각도에서 약 67 m이상을 기록한 것으로 나타났다. 본 연구의 투사각도가 이와 비슷한 결과를 보이고 있지만 투사각도가 다소 향상되어야 할 것으로 판단된다.
- 해머던지기 시 무릎관절각도는 인체의 안정성에 기여하는 변인으로 회전의 양이 증가함으로써 해머의 각운동량이 증가하게 되면 선수는 인체의 안정성을 위해 무릎을 굴곡시키는 작용을 하게 된다. 회전축 다리의 무릎각 변화를 살펴보면, 3Turn의 최고점에 있어서 85.87도의 굴곡자세를 보였고, 최저점에 있어서는 105.93도를 보였다. 4Turn의 최고점에 있어서는 88.
- 국내선수들이 보다 좋은 경기력을 보이기 위해서는 전체적인 소요시간을 짧게 하면서 한발지지시간보다는 두발지지시간을 길게 하면서 수행해야 할 것으로 보여진다. 회전축 발과 회전하는 발의 거리를 살펴보면 3Turn과 4Turn의 최고점에서 두 발사이의 거리가 거의 비슷하였으나, 최저점에서는 3Turn 보다는 4Turn에서 보다 작은 값을 보였다. Mizera와 Horva'ath(2002)는 두 발 사이의 간격은 회전이 증가할수록 축 발과 회전 발의 거리가 작아진다는 패턴과 유사한 경향을 보였다.
후속연구
- 회전속도가 일정한 경우 투사각도와 기록과의 관계를 살펴본 결과 평균 36도의 투사각도에서는 약 49 m정도 기록하였으나 평균 40도의 각도에서 약 67 m이상을 기록한 것으로 나타났다. 본 연구의 투사각도가 이와 비슷한 결과를 보이고 있지만 투사각도가 다소 향상되어야 할 것으로 판단된다.
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